Güneş parçacığı olayı - Solar particle event

Bir güneş patlamasının ardından patlama sonrası döngüler, TRACE uydusu tarafından çekilen görüntü (fotoğraf NASA tarafından)

Bir güneş parçacığı olayı veya güneş proton olayı ( SPE ) veya ani proton olayı , Güneş tarafından yayılan parçacıklar (çoğunlukla protonlar ) bir parlama sırasında Güneş'e yakın veya koronal kütle fırlatma şokları ile gezegenler arası uzayda hızlandığında meydana gelir . Olaylar, helyum iyonları ve HZE iyonları gibi diğer çekirdekleri içerebilir . Bu parçacıklar birden fazla etkiye neden olur. Dünyanın manyetik alanına nüfuz edebilir ve iyonosferde iyonlaşmaya neden olabilirler . Etki, elektronlardan ziyade protonların dahil olması dışında, auroral olaylara benzer. Enerjik protonlar, uzay araçları ve astronotlar için önemli bir radyasyon tehlikesidir.

Tanım

Güneş protonları normalde Dünya'nın manyetik alanına nüfuz etmek için yetersiz enerjiye sahiptir. Bununla birlikte, alışılmadık derecede güçlü parlamalar sırasında, kuzey kutbu ve güney kutbu etrafındaki Dünya'nın manyetosferine ve iyonosferine ulaşmak için yeterli enerjiyle protonlar üretilebilir .

Protonlar yüklü parçacıklardır ve bu nedenle manyetik alanlardan etkilenirler. Enerjik protonlar Güneş'ten ayrıldığında, tercihen Güneş'in güçlü manyetik alanını takip ederler (veya onlar tarafından yönlendirilirler). Güneş protonları , manyetik alanların güneş manyetik alanlarından daha güçlü olduğu Dünya'nın manyetosferine girdiğinde, Dünya'nın manyetik alanı tarafından, Dünya'nın manyetik alan çizgilerinin çoğunun girip çıktığı kutup bölgelerine yönlendirilirler.

Kutup bölgelerine yönlendirilen enerjik protonlar, atmosferik bileşenlerle çarpışır ve iyonlaşma süreci boyunca enerjilerini serbest bırakır. Enerjinin çoğu iyonosferin aşırı alt bölgesinde (yaklaşık 50-80 km yükseklikte) söner. Bu alan, iyonosferik radyo iletişimleri için özellikle önemlidir, çünkü bu, radyo sinyali enerjisinin absorpsiyonunun çoğunun meydana geldiği alandır. Gelen enerjik protonlar tarafından üretilen gelişmiş iyonizasyon, alt iyonosferdeki absorpsiyon seviyelerini arttırır ve kutup bölgelerindeki tüm iyonosferik radyo iletişimini tamamen bloke etme etkisine sahip olabilir. Bu tür olaylar, polar başlık absorpsiyon olayları olarak bilinir. Bu olaylar, yaklaşık olarak 10 MeV'den (milyon elektron volt) daha yüksek olan gelen protonların enerjisi , jeosenkron uydu yüksekliklerinde kabaca 10 pfu'yu (parçacık akışı birimleri veya parçacıklar ⁄ sr · cm 2 · s ) aştığı sürece başlar ve sürer .

Daha şiddetli proton olayları, elektrik şebekelerinde yaygın bozulmaya neden olabilecek jeomanyetik fırtınalarla ilişkilendirilebilir . Bununla birlikte, proton olaylarının kendileri, elektrik şebekelerinde anormallikler üretmekten veya jeomanyetik fırtınalar üretmekten sorumlu değildir. Güç şebekeleri, yalnızca Dünya'nın manyetik alanındaki dalgalanmalara karşı hassastır.

100 MeV'den fazla enerjiye sahip enerjik protonlar üretebilen son derece yoğun güneş proton parlamaları, ikincil radyasyon etkileri yoluyla yer seviyelerinde nötron sayım oranlarını artırabilir. Bu nadir olaylar, Yer Seviyesi Geliştirmeleri (veya GLE'ler) olarak bilinir. Bazı olaylar büyük miktarlarda HZE iyonları üretir, ancak bunların toplam radyasyona katkıları proton düzeyine kıyasla küçüktür.

Yüksek irtifa ticari transpolar uçak uçuşları, enerjik proton olayları sırasında radyasyon artışlarını ölçmüştür, ancak pilotları seyir irtifalarını düşürmeleri için uyararak bu etkileri sınırlayan bir uyarı sistemi mevcuttur. Kutup bölgelerinden uzaktaki uçak uçuşlarının güneş proton olaylarından bir etki görme olasılığı çok daha düşüktür.

Önemli proton radyasyonu maruziyeti, Dünya'nın manyetosferinin koruyucu kalkanının dışında bulunan, örneğin Ay'a geçiş yapan veya Ay'da bulunan astronotlar tarafından deneyimlenebilir. Bununla birlikte, astronotlar düşük Dünya yörüngesindeyse ve uzay araçlarının en çok korunan bölgeleriyle sınırlı kalırsa, etkiler en aza indirilebilir. Alçak dünya yörüngesindeki proton radyasyon seviyeleri, yörünge eğimi ile artar. Bu nedenle, bir uzay aracı kutup bölgelerine ne kadar yakınsa, enerjik proton radyasyonuna maruz kalma o kadar büyük olacaktır.

Enerjik protonlar uzay aracındaki hassas optik elektroniklere (yıldız izleyiciler ve diğer kameralar gibi) çarptığında, yakalanan görüntülerde flaşlar meydana gelir. Etki o kadar belirgin olabilir ki, ekstrem olaylar sırasında Güneş'in veya yıldızların kaliteli görüntülerini elde etmek mümkün değildir. Bu, uzay aracının yönünü kaybetmesine neden olabilir; bu, yer kontrolörlerinin kontrolü elinde tutması için kritiktir.

Enerjik proton fırtınaları ayrıca uzay aracını elektronik bileşenlere zarar verebilecek seviyelere kadar elektriksel olarak şarj edebilir. Ayrıca elektronik bileşenlerin düzensiz davranmasına da neden olabilirler. Örneğin, uzay aracındaki katı hal belleği değiştirilebilir, bu da veri veya yazılım kontaminasyonuna neden olabilir ve beklenmeyen (hayalet) uzay aracı komutlarının yürütülmesine neden olabilir. Enerjik proton fırtınaları, güneş ışığını toplayıp elektriğe dönüştürmek için tasarlanmış güneş panellerinin verimliliğini de yok eder. Güneşten gelen enerjik proton aktivitesine yıllarca maruz kalma sırasında, uzay aracı önemli aletlerin kapatılmasını gerektirebilecek önemli miktarda elektrik gücü kaybedebilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar