ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟΣ ΚΑΙΡΟΣ, ΕΝΔΟΠΛΑΝΗΤΙΚΟ ΠΛΑΣΜΑ, ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΝΕΦΗ

Η ιστορία της διαστημικής έρευνας με επί τόπου μετρήσεις στο διάστημα αρχίζει την δεκαετία του 1960 με τις εκτοξεύσεις των πρώτων γεωκεντρικών δορυφόρων. Η επιτυχία των διαστημικών πτήσεων έθεσε τις βάσεις για την ερμηνεία των φαινομένων που παρατηρούνται στη γη και προκαλούνται από τον ήλιο. Η ανάπτυξη της διαστημικής τεχνολογίας και των επιτόπιων μετρήσεων με δορυφόρους και πυραύλους βοήθησε εκτός των άλλων να συνειδητοποιήσουμε ότι από τη μελέτη των φαινομένων στο ενδοπλανητικό διάστημα θα μπορούσαμε να κατανοήσουμε της μεταβολές που υφίσταται η γήινη ιονόσφαιρα και κατά συνέπεια να βελτιώσουμε την ποιότητα του γήινου τηλεπικοινωνιακού δικτύου.

 

Σήμερα η συστηματική αξιοποίηση των δορυφορικών μετρήσεων και των συστημάτων πλοήγησης σε τομείς της καθημερινής ζωής, υποχρέωσαν την επιστημονική κοινότητα να στραφεί στην επίλυση ενός σημαντικού προβλήματος που προκύπτει από την επίδραση των Μαγνητικών νεφών που αλληλεπιδρούν με τη μαγνητόσφαιρα και τις προκαλούμενες γεωμαγνητικές καταιγίδες. Αυτό το πρόβλημα προκάλεσε την ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων που μπορούν να υπολογίσουν χαρακτηριστικά μιας επερχόμενης μαγνητικής καταιγίδας παίρνοντας υπ όψη χαρακτηριστικές παραμέτρους του ηλιακού ανέμου και συγκεκριμένα πρότυπα Μαγνητικών Νεφών. Με τον υπολογισμό της "έντασης" μιας μαγνητικής καταιγίδας αν κανείς βασιστεί σε μετρήσεις δορυφόρων που βρίσκονται μακριά από τη γη, του δίνεται η δυνατότητα ν αναπτύξει μοντέλα πρόγνωσης των διαταραχών που οφείλονται σε γεγονότα του διαστημικού καιρού, όπου με τον όρο διαστημικός καιρός περιγράφονται οι χρονικά μεταβαλλόμενες συνθήκες μέσα στον ενδοπλανητικό χώρο και κατά συνέπεια στον ήλιο, στον ηλιακό άνεμο, στη μαγνητόσφαιρα, στην ιονόσφαιρα και στη θερμόσφαιρα, παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τη λειτουργία και την αξιοπιστία διαστημικών και επίγειων τεχνολογικών συστημάτων και να θέσουν σε κίνδυνο ακόμη και την ανθρώπινη υγεία και ζωή.

 

Η μαγνητόσφαιρα συνδέεται άμεσα με την ηλιακή δραστηριότητα και ταυτόχρονα η σχέση της με τη δημιουργία των μαγνητικών καταιγίδων είναι ισχυρή. Αυτό σημαίνει ότι οι επιπτώσεις έντονων γεγονότων του διαστημικού καιρού, είναι άμεσες και σήμερα, ύστερα από πενήντα περίπου χρόνια συνδυασμένης μελέτης επίγειων και δορυφορικών παρατηρήσεων, η γνώση μας για τη δυναμική της μαγνητόσφαιρας κατά τη διάρκεια τέτοιων γεγονότων έχει αναμφισβήτητα προχωρήσει πολύ.

Υπάρχουν, ωστόσο, σημεία έντονου προβληματισμού στη διεθνή επιστημονική κοινότητα, η διερεύνηση των οποίων έχει σαν στόχο την ανάπτυξη ρεαλιστικών μοντέλων πρόγνωσης των μεταβολών της μαγνητόσφαιρας με σκοπό την εφαρμογή τους σε μοντέλα πρόγνωσης του διαστημικού καιρού.

Κυρίως δυο μοντέλα μαγνητικών νεφών έχουν προταθεί. Το ένα έχει σχήμα ενός donut με τις δυο του άκρες συνδεδεμένες πάντα στην επιφάνεια του ήλιου και το δεύτερο σφαιροειδές αποσυνδεδεμένο από την επιφάνεια του ήλιου. Και τα δυο μοντέλα εκτονώνονται ακτινικά και διέπονται από τις εξισώσεις που χαρακτηρίζουν ένα μαγνητοϋδροδυναμικό πλάσμα.

Τα Μαγνητικά νέφη είναι μεγάλων διαστάσεων κυλινδρικές ή σφαιροειδείς δομές του ηλιακού ανέμου που χαρακτηρίζονται από χαμηλές θερμοκρασίες του πλάσματος που περικλείουν και κλειστές μαγνητικές γραμμές. Αυξάνουν τον όγκο τους καθώς εκτονώνονται ακτινικά και αν αλληλεπιδράσουν με τη μαγνητόσφαιρα της γης, κάτω από ορισμένες συνθήκες, μπορούν να προκαλέσουν το βόριο ή νότιο σέλας, γεωμαγνητικές καταιγίδες, καταστροφή δορυφορικών πειραμάτων στο διάστημα, αύξηση των ραδιενεργών δόσεων αστροναυτών και επιβατών αεροσκαφών, καταστροφές μετασχηματιστών υψηλής τάσης, δυσλειτουργία ασύρματης επικοινωνίας και συστημάτων ελέγχου καθώς και επίδραση συμπεριφοράς ευαίσθητων κοινωνικών ομάδων.

Οι γεωμαγνητικές καταιγίδες είναι από τα πιο ενδιαφέροντα και πολύπλοκα φαινόμενα του μαγνητικού πεδίου της γης. Μπορούν να θεωρηθούν ως το τελικό και αποτέλεσμα της επίδρασης Μαγνητικών Νεφών, τα οποία, τις περισσότερες φορές εκκινούν με εκτόξευση ηλιακού υλικού. Οι διαταραχές στην μαγνητόσφαιρα που ακολουθούν τη μεταφορά ενέργειας στο ατμοσφαιρικό σύστημα είναι δυνατόν να έχουν σοβαρές επιπτώσεις στη λειτουργία και αξιοπιστία τεχνολογικών συστημάτων, από τα οποία εξαρτώνται άμεσα πολλές από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Από την άλλη μεριά, η μαγνητόσφαιρα απέχει πολύ από το να είναι παθητικός δέκτης των διαταραχών που λαμβάνουν χώρα στο σύστημα ήλιου-γης. Αντίθετα, η μαγνητόσφαιρα αλληλεπιδρά με τη γήινη ατμόσφαιρα και μπορεί να παίξει ενεργό ρόλο σε διαδικασίες που έπονται σαν αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ήλιου-γης, όπως είναι οι γεωμαγνητικές καταιγίδες. Για τους λόγους αυτούς κρίνεται εξαιρετικά χρήσιμη η ανάπτυξη ρεαλιστικών μοντέλων πρόγνωσης των διαταραχών του γεωμαγνητικού πεδίου, με σκοπό την εφαρμογή τους στην ανάπτυξη μοντέλων πρόγνωσης του διαστημικού καιρού.

Στα πλαίσια της Ελληνο-τσέχικης συνεργασίας έχουμε αναπτύξει το σφαιροειδές μοντέλο παρακολουθώντας δυναμικά την εκτόνωσή του από τον ήλιο μέχρι την απόσταση 1.5 Αστρονομικές Μονάδες (Α.Μ.).

Με αυτό το μοντέλο, αν έχουμε δεδομένα του πλάσματος από δορυφόρους κοντά στον ήλιο, θα μπορούμε να προβλέπουμε μαγνητικές καταιγίδες στη γη (χρόνους άφιξης και έντασης) έως και δυο ημέρες. Με αυτόν τον τρόπο θα δίνεται ο απαιτούμενος χρόνος προειδοποίησης για την τυχόν άφιξης μιας γεωμαγνητικής καταιγίδας.