عدد المساهمات : 627 تاريخ التسجيل : 17/08/2009 العمر : 40
موضوع: والسماء ذات الرجع في ضوء علوم الفضاء الإثنين 11 يوليو 2011, 11:31 pm
والسماء ذات الرجع في ضوء علوم الفضاء
تاريخ المقال : 28/6/2010 | عدد مرات المشاهدة : 1333
الأستاذ الدكتور مسلم شلتوت
أستاذ بحوث الشمس والفضاء بالمعهد القومي للبحوث الفلكية والجيوفزيقية بحلوان
يطلق اسم (سماء) على كل ما علا وارتفع فوق رؤوسنا، وعلى ذلك يكون سقف الأرض الذي يرتفع بآلاف الكيلومترات فوق سطح الأرض(عبر الفضاء الكوني) بمثابة سماء لأهل الأرض.هذا السقف ـ أيضاً ـ هو الغلاف الجوي الذي تمسكه الأرض وتحتفظ به وتحول دون تسربه في أرجاء الفضاء الكوني، وذلك بقبضة جاذبيتها الكبيرة، بينما يندفع الهواء إلى أعلى لكي ينطلق إلى الفضاء الكوني، لأن من خصائص الغازات الانتشار إلى الفضاء الذي تتعرض له.
وتتساوى قوة اندفاع الهواء إلى أعلى مع قوة جذب الأرض إلى أسفل، فيظل الغلاف الجوي مرفوعاً إلى ما شاء الله.
وصدق الله العظيم إذ يقول الله الذي رفع السماوات بغير عمد ترونها)(الرعد/2).
أما (القبة الزرقاء): فهي ناجمة عن تفتت أشعة الشمس الزرقاء بوفرة وغزارة في طبقات الهواء الكثيفة نسبياً قرب سطح الأرض إلى ارتفاع نحو 200 كيلو متراً.
قررت المنظمة الدولية للأرصاد الجوية wmo، في عام 1962، وصف الغلاف الجوي، البالغ سمكه 35ألف كيلومتر، وذلك عن طريق تقسيمه إلى الطبقات التالية:
1.طبقة التروبوسفير()Troposphere: هي الطبقة الملاصقة لسطح الأرض، ويبلغ متوسط ارتفاعها حوالي 11كيلومتر فوق سطح البحر، وتسمى (بالطبقة المناخية)، لأنها الطبقة المؤثرة في تغيرات المناخ، وفيها تحدث كافة الظواهر الجوية(كالأمطار والسحاب والرياح والضباب والعواصف الرعدية والترابية والاضطراب في الطقس والمناخ). وتحتوي هذه الطبقة أيضاً على معظم بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي. وأما كتلة الهواء الموجودة في هذه الطبقة فإنها تعادل 80% من كتلة الغلاف الجوي بأكمله. وتقل درجة حرارة الهواء وكثافة وضغطه والجزائيات الثقيلة كلما ارتفعنا إلى الأعلى في هذه الطبقة.
2.طبقة الاستراتوسفير()Stratospher:يتراوح ارتفاعها ما بين 11كيلومتر و50كيلومتر، فوق سطح البحر. وتتميز هذه الطبقة بالاستقرار التام في جوها، حيث ينعدم بخار الماء فيها، وتخلو من الظواهر الجوية.
وتحتوي هذه الطبقة على طبقة (غاز الأوزون)، وهو جزئ مكون من ثلاث ذرات أكسجين، وله القدرة على امتصاص 99% من الأشعة فوق البنفسجية المهلكة الصادرة من الشمس. ويتراوح ارتفاع غاز الأوزون داخل طبقة الستراتوسفير بين 20 و 30 كيلومتر فوق سطح البحر. وتشكل طبقة الستراتوسفير حزاماً واقياً يجنب الإنسان والحيوان والنبات مضار الأشعة فوق البنفسجية من النوع C.B، لأن الإنسان إذا تعرض للنوع C بالذات فإنه يصاب بسرطان الجلد (عند ذوي البشرة الشقراء)، بالإضافة إلى الإصابة بعتامة عدسة العين، وتقليل المناعة للإنسان، مما يجعله عرضة للأمراض المعدية. وغاز الأوزون غاز سام لذلك يستخدم في عمليات التعقيم بدلاً من الكلور. ولا يستطيع الإنسان أن يتنفسه لأنه يؤدي إلى تدمير الرئتين تماماً.
أما جزئ الأوكسجين فيحتوي على ذرتي أكسجين، وهو الغاز اللازم لتنفس الإنسان، ولكن ليس له أي قدرة على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية المهلكة الصادرة من الشمس، من النوع BوCوتزداد الحرارة بالارتفاع داخل طبقة الاستراتوسفير، نتيجة لامتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية للشمس.
3.طبقة الميزوسفير()Mesophere:
هي الطبقة التي تعلو الاستراتوسفير، ويتراوح ارتفاعها بين 50 ـ 85 كيلومتر، فوق سطح البحر. وتتميز بتناقص مستمر في درجات الحرارة مع الارتفاع فوق سطح البحر، حتى تصبح درجة الحرارة في أعلى هذه الطبقة منخفضة جداً(حوالي 90 درجة مئوية تحت الصفر)، وهي أقل طبقات الغلاف الجوي في درجة حرارتها.
4.طبقة الأيونوسفير()Ionosphere:
تمتد هذه الطبقة من ارتفاع 85 كيلومتر إلى 700 كيلومتر تقريبا فوق سطح البحر، وتحتوي على كميات كبيرة من الأوكسجين والنيتروجين المتأين والإلكترونات الحرة(بعد تأين جزيئات الأكسجين والنيتروجين المتعادلة بفعل الأشعة السينيةX-ray)، وهي مقسمة إلى ثلاث طبقات داخلية D.E.Fولكل منها خصائصه المميزة، ويتغير سمكها بتغير الليل والنهار وبتغير الفصول والنشاط في الشمس (البقع والانفجاريات الشمسية).
الشكل التالي يبين طبقة الأيونوسفير يظهر في الشكل أهمية هذه الطبقة لعكس موجات الرادار
5.طبقات الثرموسفير:()Thermosphere:بعد غزو الفضاء، أوضحت أرصاد الصواريخ والأقمار الصناعية أن درجة حرارة الطبقة الممتدة من ارتفاع 80 كيلومتر وحتى 200 كيلومتر، فوق سطح البحر،تتراوح ما بين 180كلفن، 1800كلفن، وسبب هذه الزيارة في درجة الحرارة هو امتصاص المكونات الجوية في هذه الطبقة للأشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة العالية (والمسماة XUVأو EUV) وقد تنفذ الجسيمات عالية الطاقة في المجال المغناطيسي للأرض، وتتفاعل مع المناطق العليا من الغلاف الجوي مولدة حرارة إضافية.
صورة توضيحية لتوضع طبقة الثرموسفير
6.طبقة الإكسوسفير:()Exosphere:يتراوح ارتفاعها بين 700 كيلومتر، 35000كيلومتر فوق سطح البحر، وهي قليلة الكثافة، لذلك فإن الجزيئات في هذه الطبقة تكون لها حرية في الحركة تسمح بهروبها من الغلاف الجوي للأرض (إذا كانت سرعتها الحرارية أكبر من السرعة الحرجة اللازمة للتغلب على جاذبية الأرض). ومن الطبيعي أن تتركز جزيئات الغازات الخفيفة (مثل الهيدروجين والهليوم) في طبقات الجو العليا، وبسرعات عالية.
صورة توضيحية لتوضع طبقة الإكسوسفير
7.الماجنتوسفير()Magnetospher: يمتد المجال المغناطيسي للأرض ويشكل غلافاً حولها إلى مسافة 50000كيلومتر. وقد اكتشفه عالم الفضاء الأمريكي (فان ألن) بعد غذوا الفضاء في عام 1965 . ويقوم هذا الغلاف المغناطيسي إما بصد الجسيمات المشحونة القادمة من الفضاء الخارجي، وإما باصطيادها واقتيادها ناحية قطبي الأرض المغناطيسي. وقد أطلق على هذه الأحزمة الإشعاعية اسم (أحزمة فان ألن)، كما بينت سفينتي الفضاء الأمريكية (Explorer) الأول والثانية، في عام 1958، وجود نوعين من الأحزمة الإشعاعية على هيئة حلقتين تتطابقان مع المستوى الاستوائي المغناطيسي للأرض. ويقع الحزام الإشعاعي الداخلي على مسافة ألفين كيلومتر فوق سطح البحر. لذلك فلابد أن يكون رواد الفضاء في مناطق بعيدة عن هذا الحزام. واعتبر الارتفاع الأقل من 400كيلومتر فوق سطح البحر بداية الأمان في عمليات ارتياد الفضاء. وقد ساعدت سفن الفضاء والأقمار الصناعية على التوصل إلى فهم أعمق لهذه الطبقة الهامة.
صورة توضيحية لتوضع طبقة الماجنتوسفير
الشمس بعد غزو الفضاء:
لم يكن هناك وسيلة لدراسة الشمس ـ حتى بداية الحرب العالمية الثانية ـ إلا بالمناظير البصرية. وأثناء الحرب اكتشف أحد مهندسي الرادار (بالدفاع الجوي البريطاني) وجود تشويش راداري ضعيف مصدره الشمس. وكان هذا بداية لعام (الفلك الراديوي)ن الذي أمكن بواسطته الحصول على معلومات خلال النصف الثاني للقرن العشرين الميلادي عن الشمس والأجرام السماوية البعيدة (بما فيها المجرات الخارجية والكوزرات والنجوم النابضة) أكثر بكثير من المعلومات التي حصل الإنسان منذ الخليقة (عن طريق رصد هذه الأجرام السماوية بالعين المجردة أو التلسكوبات البصري).
وكانت أشعة الراديو بأطوالها الموجية المختلفة (ابتداء من المليمترية حتى الكيلومترية) هي النافذة الثانية التي نطل منها على الكون.
ومع غزو الإنسان للفضاء، في نهاية الخمسينات من القرن العشرين الميلادي، كان هناك احتمالات نظرية لوجود أشعة قصيرة الموجة ذات طاقة عالية تصدر من الشمس (كأشعة إكس وأشعة فوق البنفسجية ذات طول موجي أقصر من ثلاثة آلاف أنجستروم). وأثبتت التجارب الأولى البنفسجية ذات الطاقة العالية، وكذلك أشعة إكس المنبعثة من الشمس، إلا أن الله شاء أن يحمينا من هذه الأشعة عن طريق امتصاص أشعة إكس في طبقة الأيونوسفير (على ارتفاع حوالي مائة كيلو متر فوق سطح البحر) حيث تحول هذه الأشعة ذرات الغازات المتعادلة إلى أيونات وإليكترونات حرة سالبة .
أما الأشعة فوق البنفسجية من النوع BوCفإنها تمتص في طبقة الأيونوسفير على ارتفاع يتراوح ما بين ثلاثين إلى خمسين كيلومتر، وهي أشعة مهلكة، ومن هنا تأتي خطورة (ثقب الأوزون) في أقطاب الأرض، وخطورة احتمال زحفه على خطوط العرض المنخفضة.
كما أثبتت التجارب الأولية أن هناك هروب للبروتونات والنيترونات والإلكترونات ونويات الذرات الخفيفة من الغلاف الجوي الشمسي إلى الفضاء الخارجي، وهو ما يسمى (وسط ما بين الكواكب).وتعرف هذه الظاهرة (بالرياح الشمسية) ويمثل الماجنتوسفير ـ على ارتفاع يقدر بآلاف الكيلومترات فوق سطح البحر ـ الدرع الواقي للأرض ومظاهر الحياة الموجودة عليها من أضرار هذه الرياح والعواصف المهلكة، والمسماة (الرياح الشمسية Solar winds)، كما ذكرنا.
ومع نهاية الستينات وبداية السبعينات من القرن العشرين الميلادي بدأ الرصد المنتظم لأشعة إكس الصادر من الشمس، بواسطة الأقمار الصناعية لوكالة الفضاء الأمريكية (Nasa) والذي أضاف الكثير من المعارف والمعلومات عن الغلاف الجوي الشمسي والإنفجارات الشمسية والأجرام الشمسية الأخرى التي تصدر عنها أشعة إكس. وسميت مجموعة الأقمار الصناعية التي أطلقت لهذا الغرض باسم GOES، وقامت هذه الأقمار أيضاً بقياس سرعة وطاقة ومكونات وكثافة الرياح الشمسية.
وفي أوائل السبعينات من القرن العشرين الميلادي تم تسجيل أول أشعة جاما صادرة من الشمس، والأجرام السماوية المسمى (Comptonكمبتون)، وهو المستقر على ارتفاع يقدر بحوالي أربعمائة كيلومتر فوق سطح البحر، وقد أثبت أن الكون يموج بظواهر طاقية غير عادية(High Energetic Phenomena).
كما أرسلت أقمار صناعية لتسجيل الأشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة العالية من الشمس بواسطة وكالة الفضاء الأمريكية NASAوهي :
NOAA-9,NIMBUS-7,SOLSTICE.
وكان هناك سؤلاً محير وهو : هل الشمس نجم مستقر أم متغير في لمعانه؟ لذلك كان لابد من قياس ما يسمى ب
ثابت الإشعاع الشمسي Solar Constant نم(1)وحيث كانت هناك أخطاء كبيرة في قياس هذا الثابت عند سطح الأرض، لذلك قامت وكالة الفضاء الأمريكية ووكالة الفضاء السوفيتية بإطلاق قمر لكل منها مع نهاية السبعينات لقياس ثابت الإشعاع الشمسي، الذي ثبت أنه متغير وله علاقة بدورات نشاط الشمس. وهذه الأقمار هي : ERBS,NOAA-9 and 10,UARS.
كما أرسلت وكالة الفضاء الأمريكية مجموعة من الأقمار (IMP) لقياس بلازما الشمس والمجال المغنطيسي لوسط مابين الكواكب.
وبقي هناك شيء أخير وهو الأشعة تحت الحمراء البعيدة الصادرة من الشمس والتي لا يمكن أن تصل إلى سطح الأرض نتيجة لامتصاصها بواسطة ثاني أكسد الكربون وبخار الماء في الغلاف الجوي للأرض. ما هو صورة الشمس، في هذه المنطقة الطيفية المفقودة على الأرض.. لذلك في التسعينيات تعاونت وكالة الفضاء الأوربية ESAمع وكالة الفضاء الأمريكية NASAفي السبعينيات من أجل تصنيع القمر الصناعي الكبير (SOHO) لدراسة الشمس بالأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. وكذلك أطلقت وكالة الفضاء اليابانية قمرها الصناعي (YOHKOH) لدراسة الشمس بأشعة جاما وأخذ صورة يومية للشمس في أشعة إكس (Soft –Xrays) .
لقد أضافت دراسة الشمس بالأقمار الصناعية الكثير جداً لعلم (فيزياء الشمس) بصفة خاصة، و(للفيزياء الفلكية) بصفة عامة، وأزالت الكثير من الغموض الذي كان علماء الفضاء يواجهونه أثناء رصدهم أو تفسيرهم لبعض الظواهر الفيزيائية في الكون، ومعظمها ظواهر ذات طاقة عالية جداً.
وأصبح حجم لمعلومات التي وصل إليها علماء الفضاء عن الشمس والكون خلال الأربعين عاماً الأخيرة (بفضل الأقمار الصناعية في الفضاء الخارجي) يفوق حجم المعلومات التي تواصلوا إليها منذ الخليقة، سواء باستعمال التلسكوبات البصرية أو الردياوية، وأصبح هذا العلم الفضائي الجديد هو (Space Solar Physics)في حالة الشمس، أو هو (Space Astrophysics)في حالة بقية الكون.
الانفجاريات الشمسية ومضارها:
للشمس دورة نشاط يبلغ مقدارها في المتوسط أحد عشر عاماً، وأحد مظاهر هذا الشاط هو الكلف الشمسي، أو ما يسمى (بالبقع الشمسية)، وهي مناطق باردة، بالقياس إلى ما حولها من سطح الشمس في طبقة الفوتوسفير[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط].
وعندما يزداد ضغط هذه الغازات عن الممانعة المغناطيسية لهذه البقع يحدث انفجار رهيب في الغلاف الجوي للشمس (تتراوح طاقته ما بين 10 28 إرج إلى 10 32 إرج، وهي تعادل أضعاف الطاقة المنطلقة من القنابل النووية في الأرض إذا انفجرت جميعاً مرة واحدة). وتبلغ مساحة هذا الانفجار على قرص الشمس أكثر من مليون كيلو متر مربع .. أي ما يزيد عن مساحة مصر.. وينتج من هذا الانفجار أشعة إكس والأشعة فوق البنفسجية، ذات الطاقة العالية، وأشعة مرئية، وأشعة تحت الحمراء، وأشعة ميكروويف وراديو، تصل إلى الأرض بعد ثمانية دقائق، بجانب أنه في حالة الانفجاريات الشمسية العنيفة يحدث خروج سحابة(من الشمس) من الدقائق المشحونة (ومعظمها بروتونات موجبة الشحنة ذات سرعات وطاقة عالية تصل في بعض الأحيان إلى مليار إلكترون فولت). تصل إلى الأرض بعد ساعات قليلة من حدوث الانفجار في الشمس. أما نوى العناصر الخفيفة (كالهليوم والليثيوم) فإنها تندفع إلى الفضاء الخارجي المحيط بالشمس، وتأخذ طريقها نحو الأرض خلال يومين أو ثلاثة، بسرعة قد تصل إلى ألف كيلومتر/ثانية.
وينتج عن أشعة إكس الصادرة عن الإنفجارات الشمسية(والتي تصل إلى الأرض بعد ثمانية دقائق فقط) زيادة تأين مفاجئ في طبقة الأيونوسفير بطبقات الجو العليا (والتي يتراوح ارتفاعها ما بين 85 حتى 700كم)، تؤدي إلى حدوث اضطرابات في البث الإذاعي والتلفزيوني والاتصالات اللاسلكية، لأن طبقة الأيونوسفير في الطبقة السئولة عن انعكاس موجات الراديو للبث الإذاعي والتلفيزيوني والاتصال اللاسلكي . أما الأشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة العالية (القادمة من الشمس) فيتم امتصاص جزء منها في طبقة الأيونوسفير ويمص الباقي في طبقة الأوزونوسفير، حيث تؤدي هذه الأشعة ذات الطاقة العالية إلى تكسير الأوزون وتقليل كثافته في طبقات الجو العليا (الستراتوسفير) لفترة مؤقتة ـ لا تتجاوز ساعات أو بضعة أيام.
ومن نعم الله علينا أن خلق لنا طبقة الأيونوسفير وطبقة الأوزنوسفير في جو الأرض، ولو انعدمت هاتان الطبقتان لهلكت كل الكائنات الحية في بضع دقائق، فأشعة إكس والأشعة فوق البنفسجية العالية الطاقة كلها قاتلة، كالإشعاع الناتج عن الانفجارات النووية على الأرض!!
يبقى الآن تأثير السحابة المكونة من الدقائق المشحونة، فهذه السحابة مهلكة وقاتلة أيضاً، ولكن الله يمنعها من الوصول إلينا، لأنه سبحانه خلق لنا طبقة الماجنتوسفير الموجودة على بعضة آلاف من الكيلومترات حول الأرض، وتعمل هذه الطبقة كدرع مغناطيسي يصد هذه السحابة ويوجهها بعيداً عن الأرض، ولا تتمكن أي من هذه الدقائق المشحونة من الوصول إلى سطح الأرض، اللهم إلا في مناطق أقطاب الأرض، حيث يستطيع بعضها الإفلات إلى ارتفاعات قليلة فوق الأقطاب، محدثة تهيج ولمعان لمكونات الغلاف الجوي (من أكسوجين ونيتروجين وخلافه )، وتظل السماء مضاءة لعدة أيام، وتعرف هذه الظاهرة بظاهرة الأورورا أو (الوهج القطبي )، أو (الفجر القطبي).
الأورورا أو الوهج القطبي:
لاحظ الإنسان منذ ألوف السنين وجود ضوء في السماء أثناء الليل في المنطقة القطبية للأرض، ويعتبر ظهور هذا الضوء من أقدم ظواهر الطبيعة الأرضية التي لاحظها الإنسان. ولقد ظهر العديد من التفسيرات لهذه الظاهرة، وكان بعضها خيالي، فمن قائل إنها تفريغ كهربائي، ومن قائل إنها انعكاس لضوء الشمس على الجليد، ومن قائل إنها بلورات الثلج في الغلاف الجوي للقطب .. ومع التقدم العلمي، وفي أوائل الخمسينات من القرن العشرين، ثبت أن مصدر ضوء الوهج القطبي هو تهيج غازات الغلاف الجوي بواسطة جسيمات عالية الطاقة، وعند انطلاق الصواريخ في عام 1958داخل الأورورا ، وجد أن معظم الجسميات عبارة عن إلكترونات عالية الطاقة.
وتحدث الأورورا في منطقة في منطقة ضيقة مركزها عند خط عرض 67ْ مغناطسية، والأورورا اللامعة تظهر للعين البشرية خضراء أو حمراء، وتظهر هذه الألوان نتيجة للانبعاث من الأوكسجين الذري عند 5577، 6300أنجستروم، على التوالي .وخط الطيف ذو الطول الموجي 3914أنجستروم لجزئ النيتروجين فردي التأين، يكون موجوداً في منطقة البنفسجي، والتأثير الكلي يكون عادة أصفراً أشبهاً بالأورورا ذات الشدة المتوسطة.
وتفسير خطوط طيف الأورورا ليس مشكلة سهلة، حيث أن هذه الخطوط (بالخطوط المجرّية)، وهذا ليس معناه أن الانتقال من المستوى الطاقي الأقل للإلكترونات المقيدة لا يحدث، ولكن معناه أن الانتقال يحدث، ولكنه لا يتبع قوانين الاختيار يحدث، ولكنه لا يتبع قوانين الاختيار العادية التي تحكم عملية الانتقال، وظهور هذه الخطوط يعدّ أمراً بعيد الاحتمال نسبياً.
وفي عام 1950تم اكتشاف وجود الخط (هـ ـ ألفا) في طيف الأورورا، وفي عام 1951م وجد أن هناك إزاحة دوبلر لهذا الخط. وقد وجد أن الأورروا مرتبطة بالنشاط الشمسي، حيث أن هناك ارتباط قوي بين حدوثها وحدوث الانفجارات على الشمس. كما وجد أن هناك إشعاع راديوي وسيني صادر من الأورورا، وأمكن رصد الأول بأجهزة الرادار واستقبال الراديو، وأمكن رصد الثاني بالبلونات على ارتفاعات عالية في الأورورا. وكذلك ينتج عن الأورورا حدوث أضطربات في المجال المغناطيسي عند الأقطاب، ويكن رصد ذلك بواسطة أجهزة الماجنتوميتر الموجودة على سطح الأرض.
تحدث كل هذه الظواهر للأورورا كلها نتيجة لإلكترونات عالية الطاقة يتم إيقافها بواسطة الغاز في الغلاف الجوي للأرض، وعند حدوث عملية الإيقاف فإن إلكترون وأيونا ينتجان لتبدد هذه الطاقة والتي يجب أن تكون أعلى من 35إلكترون فولت، فإذا أخذنا معامل إعادة الاتحاد في الاعتبار (وقدره 10 7 عند الارتفاع) تصبح مقدارها 5×10 6 في السنتيمتر المكعب، خلال الأورورا، وهذا هو السبب في حدوث انعكاس موجات الراديو ذات التردد الأقل من 20 ميجاهرتز عند حدوث الأورورا في منطقة الأقطاب.
أما الأشعة السينية ـ التي أمكن رصدها بالبلونات على ارتفاعات عالية داخل الأورورا ـ فلها طاقة عالية قدرها 30 كيلو إلكترون فولت.وتنتج من العملية الحرارية الناتجة عن إيقاف الجسيمات . وعند حدوث الأورورا فإن التأين يزداد في المنطقة الوسطى للأيونوسفير، مما ينتج عنه زيادة في التواصل، وبالتالي إلى التيارات الكهربائية في هذه المنطقة، ونتيجة للتأثيرات المغناطيسية لهذه التيارات، فإن أجهزة الماجنتوميتر على سطح الأرض تظهر سلسلة من التذبذبات.
العواصف المغناطيسية الأرضية ومضارها على الأقمار الصناعية:
هذا الصدام ما بين هذه السحابة والماجنتوسفير يؤدي إلى حدوث ما يسمى (بالعواصف المغناطيسية الأرضية)، حيث تضطرب المركبة الأفقية والمركبة الرأسية للمجال المغناطيسي للأرض، وتؤدي هذه إلى حدوث اضطرابات كثيرة، ومنها اضطراب أجهزة الملاحة الجوية للطائرات العابرة لأقطاب الأرض، وأجهزة الملاحة الفضائية للصواريخ، ومكوكات الفضاء، إذا حدث إطلاقها من القواعد الأرضية أثناء حدوث مثل هذه العواصف المغناطيسية الأرضية.
كما تؤدي هذه العواصف إلى إعاقة العمل بالشبكات الكهربية في المناطق القريبة من أقطاب الأرض، لما تسببه هذه العواصف من تغيرات شديدة في التيارات الكهربية خلال طبقات الأيونوسفير في العليا (على ارتفاع فوق المائية كيلومتر فوق سطح البحر)، إذ تتسبب هذه التيارات في توليد تيارات حثية داخل الشبكة الكهربائية تعوق عملها، .
وقد تؤدي هذه التيارات الحثية الشديدة في الشبكات الكهربائية إلى إتلاف معدات كهربية بالشبكة تقدر أثمانها بالعديد من ملايين الدولارات، وهناك محاولات لإيجاد حلول تكنولوجية لهذه المشكلة.
سحابة الجسيمات الشمسية ومضارها على الأقمار الصناعية :
إن أخطر ما تؤدي إليه سحابة الدقائق المشحونة القادمة من الشمس بعد حدوث الانفجاريات الشمسية العنيفة(التي تسمى الانفجارات البروتونية، لأن معظم الدقائق المشحونة هي عبارة عن بروتونات موجبة الشحنة) فهو تأثيرها على الأقمار الصناعية الموجودة في المدار الخارجي في الفضاء[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط].
وللانفجارات الشمسية ـ كما ذكرنا في بداية البحث ـ دورة كل أحد عشر عاماً، تقريباً، وكان آخر قمة للنشاط الشمسي هو ما حدث في عام 1989، وكان آخر هدوء للنشاط هو ما حدث في عام 1996. ولقد بدأ نشاط الشمس يزداد مرة ثانية، فكثرت البقع الشمسية والانفجارات مع بداية الدورة الجديدة في عام 1997م، وهي مستمرة في التصاعد الآن حتى تبلغ أوجها في عام 2001 و2002 حيث ستزداد ضراوة وعنف الانفجارات .. أي أن بداية القرن الحالي سوف تكون بداية ساخنة كونياً، ولكن هذا لن يعطل سير الحياة، فالانفجارات الشمسية ظاهرة طبيعية تحدث منذ مليارات السنين.
وللتغلب على هذه المشكلة، فإن مهندسي الأقمار الصناعية للبث الإذاعي والتلفزيوني والاتصالات قد أخذوا على عاتقهم إيجاد حلول تكنولوجية لهذه الأعطال التي تحدث نتيجة للانفجاريات الشمسية وما يتبعها من بيئة فضائية مملوءة بالدقائق المشحونة.
وأخذ العلماء على عاقتهم، كذلك، زيادة البحوث والدراسات للتعرف على المزيد من المعلومات حول هذه البيئة الفضائية، لإمكانية التنبؤ بحدوث هذه الانفجارات الشمسية العنيفة قبل حدوثها وانتشار الآثار الضارة لها، وذلك عن طريق تحليل الانفجارات الشمسية وأحداثها السابقة وتكوين قاعدة بيانات منها المستقبل.
وهناك مشكلة أخرى هي فقد السيطرة على هذه الأقمار الصناعية من المحطات الأرضية، نتيجة لانقطاع الاتصال بينهما بفترات زمنية تطول إلى ساعات، بجانب أن الإلكترونات الصادرة من الانفجار الشمسي تكون ذات طاقة عالية تمكنها من الوصول إلى هذه الأقمار الصناعية، ويؤدي هذا إلى إحداث شحن كهربي ثنائي الأقطاب شديد، يؤدي بدوره إلى تقصير العمر الافتراضي للمكونات الإلكترونية الداخلية للقمر الصناعي (من أشعة الشمس عالية الطاقة ـ كأشعة إكس والفوق البنفسجية )، وبجانب أن الدقائق المشحونة هي التي تحدد عمر أدائه السليم والكفاءة المطلوبة له في الفضاء الخارجي.
وهناك مخاطر أخرى لأشعة إكس والأشعة الفوق بنفسجية (الصادرة من الانفجارات الشمسية) على الأقمار الصناعية ذات الارتفاع المنخفض فوق سطح الأرض ـ والذي لا يتعدى عدة مئات من الكيلومترات فتؤدي هذه الأشعة إلى حدوث تغيير في كثافة حرارة طبقات الجو العليا في الأرض، وبالتالي يحدث تأثير على مدارات وأعمار هذه الأقمار الصناعية ذات الارتفاع المنخفض فوق سطح الأرض، مما يؤدي بها في النهاية إلى خروجها عن مداراتها الأساسية وسقوطها على الأرض (بفعل الجاذبية الأرضية)، كما حدث للعمل الفضائي (سكاي لاب) في عام 1989 . كما أن مكوكات الفضاء تتأثر بأي تغيير مفاجئ قد يحدث في كثافة وحرارة طبقات الجو العليا، حيث يؤثر هذا على قوة الإعاقة للغلاف الجوي، المعروفة باسم (Atmospheric drag) والتي تحسب عليها مدارات ومسارات هذه المكونات، وأي تغيير مفاجئ لما تم حسابه قد يؤدي إلى وقع كارثة للمكوك ورواده.
أما تأثير الانفجارات الشمسية على أنظمة الملاحة، فتأتي من أن هذه الأنظمة تعمل بنبضات ذات ترددات منخفضة جداً، ولابد أن يكون ارتفاع قاع طبقة الأيونوسفير معلوما بدقة بالغة، لأنها الطبقة التي تنعكس عليها النبضات الصادرة والمستقبلة من هذه الأنظمة. إن التغير المفاجئ في ارتفاع هذه الطبقة( أثناء حدوث الانفجارات الشمسية وما يتبعها من عواصف مغناطيسية أرضية) قد يؤدي إلى وقوع خطأ ـ يقدر ببضع كيلومترات ـ في تحديد الأماكن.
كما أن النظام الملاحي (المسمى GPS) يعمل بنظام موجات راديو ترتحل من الأقمار الصناعية إلى مستقبلات على سطح الأرض، أو على طائرات، أو مركبة على أقمار صناعية أخرى، وهذه النبضات تستخدم لتحديد المواقع بدقة بالغة. وعند حدوث تغير مفاجئ في الأيونوسفير التي تحيد وتبطئ فيه هذه الموجات نتيجة للانفجارات الشمسية. فإن ذلك يؤدي إلى وقوع أخطاء في تحديد المواقع والتطبيقات المستقبلية لنظام GPS، مما يستلزم التنبؤ بطقس الفضاء حتى يمكن تلافي مثل هذه الأخطاء والمعرفة الدقيقة لخصائص الأيونوسفير، والتنبؤ بتغيراته سوف تساعد في تصميم وتشغيل هذا النظام في المستقبل.
والاتصالات بجميع تردداتها تتأثر بطقس الفضاء، والاتصالات التي تتم بموجات الراديو ذات التردد العالي هي الأكثر عرضة لهذا الطقس. لأنها تعتمد على الانعكاس على طبقة الأيونوسفير لحمل النبضات إلى مسافات طويلة.
وعند حدوث انفجارات شمسية، فإن الأيونوسفير يضطرب بصفة عامة، وفي منطقة أقطاب الأرض بصفة خاصة، لدرجة أن النبضة يمكن أن تمتص بالكامل وتصبح الاتصالات بالموجات عالية التردد منعدمة تماماً في أقطاب الأرض.
والتنبؤ بهذه الإنفجارات يعطي فرصة أفضل لمسئولي الاتصالات في إيجاد وسيلة بديلة للاتصال. كما أن انقطاع الاتصالات بشكل خطراً كبيراً على عمليات البحث الإنقاذ والعمليات العسكرية. كما أن سفن الفضاء والمركبات الفضائية تتأثر هي الأخرى بالدقائق المشحونة الناتجة من الانفجارات الشمسية وما يصحبها من عواصف مغناطيسية أرضية، تؤثر على المعدات بداخلها، وكذلك تؤثر على رواد الفضاء بفعل تلك الجرعات الزائدة.
بيان بالحوادث التي تم رصدها نتيجة لتأثير الانفجارات الشمسية والعواصف المغناطيسية الأرضية:
1.24 مارس 1940:
حدوث عاصفة مغناطيسية شديدة أدت إلى تعطيل 80% من تليفونات المسافات الطويلة بشمال الولايات المتحدة، كذلك تعطيل الخدمات الكهربابية لبعض الوقت بولايات الشمال وكندا.
2.9_10 فبراير 1958:
حدوث عاصفة مغناطيسية أدت إلى تعطيل كابلات التلغراف والاتصال التليفوني بمنطقة شمال الأطلنطي، ما بين كندا وشمال الولايات المتحدة في الغرب واسكتلندا في شرق المحيط.
3.4أغسطس 1972:
حدوث عاصفة مغناطيسية أدت إلى تعطيل كابل الاتصالات وإتلاف محول كهربي في شبكة كهرباء بشمال الولايات المتحدة.
4.26 نوفمبر 1982:
انقطع الاتصال بالقمر الصناعي GOES_4الأمريكي (والذي كان يقوم برصد السحب بالأشعة المرئية وتحت الحمراء) لمدة 45 دقيقة، بعد حدوث انفجار عنيف من النوع البروتوني.
5.13_14 مارس 1989:
أدت عاصفة مغناطيسية قاسية إلى فقدان عشرين ألف ميجاوات كهرباء في الشبكة الكهربية بولاية كويبك بكندا وانقطاع الكهرباء عن ملايين السكان.
وحدث اضطرابات في الاتصالات، وتداخلات عند الترددات العالية. كما تأثر قمر صناعي ياباني بهذه العاصفة، وسقط قمر صناعي أمريكي لوكالة الفضاء NASAلمسافة ثلاثة أميال عن مداره نتيجة عن مداره نتيجة لزيادة قوة الإعاقة للغلاف الجوي فجأة.
6.29 أبريل 1991:
حدوث عاصفة مغناطيسية أدت إلى تعطيل محول كهربي لعدة ساعات في المشروع النووي ميانا بالكي.
7.20 ـ 21 يناير 1994:
تعطل قمران صناعيان كنديان للاتصالات وحدوث اضطراب في الاتصال التليفوني والبث الإذاعي والتلفزيوني لعدة ساعات، نتيجة لوجود عدد كبير من الإلكترونات الحرة حول القمرين بعد حدوث انفجار شمسي عنيف.
إمكانية استغلال الانفجارات الشمسية والعواصف المغناطيسية في الحروب الإلكترونية:
إن مشكلة تأثير الانفجارات الشمسية وما يتبعها من عواصف مغناطيسية أرضية وتأثيرها على الاتصالات اللاسلكية الأرضية، وعلى البث الإذاعي والتلفزيوني والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، وعلى الاتصالات ما بين المحطات الأرضية والصواريخ العابرة للقارات والمنطلقة للفضاء، وعلى الاتصال ما بين المحطات الأرضية ومكوكات الفضاء والأقمار الصناعية وسفن الفضاء المسافرة لاستكشاف الشمس والكواكب .. لهي مشكلة في غاية الخطورة من الناحية العسكرية والمدنية، فقد يمتد تأثير هذه الانفجارات لعدة ساعات، يمكن خلالها أن يتغير سير الأمور والأحداث بطريق درامية. لذلك كان الاهتمام البالغ بدراسة ظاهرة الانفجارات الشمسية وما يتبعها من عواصف مغناطيسية أرضية، ليس من الناحية الأكاديمية فقط، ولكن أيضاً من الناحية العسكرية والاستخدامات السلمية للفضاء الخارجي.
ولذلك أنشئت معامل لدراسة هذه المشكلة منذ النصف الثاني من الخمسينات في القرن العشرين (تتبع سلاح الطيران الأمريكي American Air Force)، وكان الهدف الأول منها هو إمكانية التنبؤ بحدوث هذه الانفجارات الشمسية قبل وقتها، حيث إن هذه الظاهرة الطبيعية تعتبر حتى الآن من أعقد المعضلات العلمية في مجال (فيزياء الشمس)، بصفة خاصة، والكون بصفة عامة. والهدف الثاني هو إيجاد حلول تكنولوجية للتغلب عليها، بل إن اللجنة الدولية لبحوث الفضاء COSPAR(والتي تهدف إلى بحوث في الفضاء على مستوى العالم لخدمة الأغراض السلمية للجنس البشري)، كانت قد شكلت عام 1958، وكان أول نشاط لها هو دراسة تأثير الانفجارات الشمسية على الأرض أثناء قمة النشاط الشمسي الغير عادي عام 1957 (المسمى عالمياً بالسنة الدويلة الجوفيزقية IGY).
كما انتشرت معامل دراسة الشمس وتأثيرها على الأرض، وبالذات تأثير الانفجارات الشمسية على الاتحاد السوفيتي (سابقاً) وأوربا واليابان، بعد انتشارها في الولايات المتحدة الأمريكية.
وفي الستينيات أكتشف كل من الأمريكان والسوفيت أن الانفجارات النووية التي تحدث فوق سطح الأرض تؤدي إلى حدوث تأين عالي في طبقات الجو (فوق منطقة الانفجار)، يصحبه تأثير مشابه لتأثير الانفجارات الشمسية على الاتصالات اللاسلكية، وتعطيل الأجهزة الإلكترونية والكهربية نتيجة للتيارات الكهربائية الحثية الناتجة من هذا التأين المفاجئ في الغلاف الجوي.
إلا أن التأين الناتج من الانفجار النووي الأرضي محدود للغاية ويحدث فوق منطقة الانفجار فقط، لأن الطاقة المنطلقة من القنبلة النووية لا تقاس بكمية الطاقة الهائلة بكمية الطاقة الهائلة المنطلقة من الانفجار الشمسي.
كان هذا مدخلاً لنوع جديد من تكنولوجيا الحرب النووية، فلقد فكر كل من الطرفين (الأمريكي والسوفيتي) في عمل تفجير نووي في طبقات الجو العليا فوق البلد المعادي لا يكون لها خسائر بشرية ومدنية كثيرة، لكنها تشل الاتصالات والرادارات وتوجيه الصواريخ والآلة العسكرية بأكملها للبلد المعادي لبضع دقائق وقد تصل لساعة، سيكون خلالها قد تم تدمير كل دفاع البلد المعادي خلال فترة الشلل التي أحدثها تأثير القنبلة النووية في تأين طبقات الجو العليا المفاجئ فوق البلد المعادي. ولقد استمرت أبحاث (البنتاجون) في هذا المضمار لفترة طويلة حتى بداية أبحاث وتكنولوجيا حرب النجوم في منتصف الثمانينات، حيث اتجه التفكير إلى أحداث هذا التأين في طبقات الجو العليا فوق البلد المعادي، ليس عن طريق أحداث انفجار نووي ولكن عن طريق تأين الغلاف الجوي فوق البلد المعادي بأشعة الليزر تُسلط عليه من محطات فضائية تقوم بتحويل أشعة الشمس(الطاقة الشمسية) إلى أشعة ليزر ذات طاقة فضائية تقوم بتحويل أشعة الشمس (الطاقة الشمسية) إلى أشعة ليزر ذات طاقة عالية جداً، حتى يمكن شل جميع أجهزته العسكرية والمدنية لبضع دقائق أو ساعات.
الانفجارات الشمسية وتأثيرها على رواد الفضاء وركاب الطائرات:
إن خطر تأثير مباشر للانفجارات الشمسية هو قذف البروتونات من الشمس بطاقة وسرعات عالية، وهي ذات تأثير على رجال ومعدات الفضاء، أثناء سفرهم في الفضاء، كما حدث في رحلة (أبوللو) نتيجة للانفجار الشمسي الذي حدث في أغسطس 1972م. وأخطر ما في هذا الإشعاع هو تأثيره الصحي الضار الذي يصل لحد الإهلاك.
الإثنين 10 أكتوبر 2016, 6:09 pm من طرف زائر
موضوع: والسماء ذات الرجع في ضوء علوم الفضاء 
الله الذي رفع السماوات بغير عمد ترونها)(الرعد/2). 
A-9,NIMBUS-7,SOLSTICE
اعي 
