طوفان‌های خورشیدی پدیده‌های جذابی هستند و بر اساس تحقیقات جدید، دفعه بعدی که فوران جرم و انرژی از خورشید به زمین برخورد کند، می‌تواند موجب قطعی چند ماهه اینترنت شود.
چند روزی است که شاهد چرخیدن خبری مبنی بر پایان قریب الوقوع اینترنت جهانی بر اثر وقوع یک طوفان خورشیدی در فضای مجازی هستیم، اما لازم به ذکر است که این موضوع جدیدی نیست که به تازگی توسط دانشمندان کشف شده باشد، بلکه قدمتی ۱۵۰ ساله دارد. چنانکه در بهمن ماه سال ۱۳۹۸ خبری در ایسنا منتشر کردیم که خبر از وقوع یک طوفان خورشیدی خطرناک در هر دوره ۲۵ ساله می‌داد. در این خبر آمده بود:
دانشمندان می‌گویند ابرطوفان‌های خورشیدی که توانایی مختل کردن همه ماهواره‌ها و فضاپیماها و اختلال جدی در شبکه برق و مخابرات و اینترنت را دارند، هر ۲۵ سال یک بار از سطح خورشید تولید می‌شوند.
براساس یک مطالعه، یک ابرطوفان خورشیدی که می‌تواند به طور جدی فناوری مدرن را مختل کند، به طور متوسط هر ۲۵ سال یک بار از خورشید ما بیرون می‌زند. این مطالعه از داده‌های تاریخی جمع‌آوری شده از ایستگاه‌های انگلیس و استرالیا که با قدمت ۱۵۰ ساله استفاده کرده است.
اگر پرتوهای خورشید نبودند، زندگی هرگز بر روی زمین پدیدار نمی‌شد. البته سیاره ما خیلی خوش شانس است که در فاصله‌ای از خورشید قرار گرفته که نه آنقدر نزدیک است که سطح آن بسوزد نه آنقدر دور است که یخ بزند و تا آنجا که می‌دانیم یک سیاره بی‌نظیر است.
اخترشناسان تاکنون کمتر جایی را مشاهده کرده‌اند که از شر تابش اشعه‌های پرانرژی ستاره‌های میزبان خود در امان مانده باشند.
خوشبختانه خورشید ما که یک کوتوله زرد است که ۹۹.۸ درصد از جرم کل منظومه شمسی را تشکیل می‌دهد، در حال حاضر در یک مرحله نسبتاً پایدار از چرخه زندگی تقریبا ۱۰ میلیارد ساله خود قرار دارد. با این حال هنوز توانایی ایجاد هرج و مرج بر روی زمین را دارد.
در عصر مدرن، بشریت به سیستم‌های الکترونیکی بی‌شماری وابسته است که بدون آنها زندگی برایش بسیار سخت می‌شود. از بانکداری الکترونیکی گرفته تا سفر با هواپیما و استفاده از فناوری ماهواره‌ای برای برقراری ارتباط با اقصی نقاط دنیا، همگی از ملزومات امروزه بشر هستند که ابرطوفان‌های خورشیدی می‌توانند همه آنها را مختل کنند.
طوفان‌های خورشیدی که از خورشید سرچشمه می‌گیرند، توانایی مداخله جدی را در زیرساخت‌های فنی ما از جمله سیستم موقعیت‌یابی جهانی(GPS) دارند.
این طوفان‌های قدرتمند، نادر هستند و پیش‌بینی آنها دشوار است. قدرتمندترین این طوفان‌ها که در این مطالعه به عنوان “ابرطوفان‌ها” یاد شده‌اند، توانایی از کار انداختن اینترنت جهانی، سیستم‌های GPS، ارتباطات رادیویی، ماهواره‌ها، متوقف کردن حمل و نقل هوایی و آسیب رسانی به شبکه‌های برق را دارند. به طور خلاصه آنها می‌توانند باعث ایجاد هرج و مرج در مقیاس گسترده در سراسر کره زمین شوند.
خورشید ما الگوهای فعالیت ۱۱ ساله را تجربه می‌کند که ستاره شناسان آنها را چرخه‌های خورشیدی می‌نامند. خورشید در حال حاضر در چرخه فعلی خود در نقطه حداقل قرار دارد که طی آن نسبتاً غیرفعال است.
این مطالعه که توسط دانشمندان دانشگاه “وارویک”(Warwick) انجام شده بود، از سوابق میدان مغناطیسی جمع آوری شده توسط ایستگاه‌های واقع در انگلستان و استرالیا استفاده کرد.
بسیاری از مطالعات مربوط به فعالیت خورشیدی به آغاز عصر فضا در سال ۱۹۵۷ باز می‌گردند، بنابراین تنها پنج چرخه خورشیدی آخر را در نظر می‌گیرند. داده‌های میدان مغناطیسی مورد استفاده در مطالعه جدید از شاخص “aa” که یک شاخص فعالیت جهانی ژئومغناطیسی است که ۱۵۰ سال گذشته را پوشش می‌دهد، گرفته شده است و شامل ۱۴ چرخه خورشیدی گذشته است.
محققان این داده‌ها را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و تخمین زدند که طوفان‌های شدید در شش سال از این ۱۵۰ سال یا به طور متوسط هر ۲۵ سال یک بار رخ داده‌اند.
زمین از یک طوفان خورشیدی خطرناک در سال ۲۰۱۲ نجات یافت، هنگامی که یک خروج جرم از تاج خورشیدی(CME) از سطح خورشید فوران کرد، اما خوشبختانه سیاره ما را تحت تاثیر قرار نداد و به سمت دیگری رفت.
پروفسور “ریچارد هوم” سرپرست این مطالعه گفت: تحقیقات ما نشان می‌دهد که یک ابرطوفان می‌تواند بیشتر و در فاصله کمتری از آنچه تصور می‌کردیم، اتفاق بیفتد. با آمار اشتباه گمراه نشوید، این اتفاق هر زمان ممکن است رخ دهد و ما نمی‌دانیم که چه زمان رخ می‌دهد و در حال حاضر نمی‌توانیم زمان وقوع آن را پیش بینی کنیم.
طوفان خورشیدی ممکن است به یکی از موارد “شراره خورشیدی“، “خروج جرم از تاج خورشیدی” و “طوفان ژئومغناطیسی” اشاره داشته باشد.
شراره خورشیدی از انفجار بزرگ در اتمسفر خورشید به وجود می‌آید و باعث آزاد شدن انرژی در حد ۶ ضرب در ۱۰ به توان ۲۵ ژول می‌شود که در حدود یک ششم انرژی خروجی از سطح خورشید در هر دقیقه است. این پدیده در سایر ستارگان هم دیده می‌شود که به آنها نیز شراره ستاره‌ای گفته می‌شود.
یک خروج جرم از تاج خورشیدی(coronal mass ejection) یا به صورت مخفف “CME” یک فوران پر جرم از باد خورشیدی و افزایش میدان‌های مغناطیسی است که تاج خورشید بیرون می‌آید و در فضا منتشر می‌شود. خروج جرم از تاج خورشیدی معمولا با دیگر پدیده‌های خورشیدی مانند شراره خورشیدی همراه است.
طوفان ژئومغناطیسی(Geomagnetic Storm) یک اختلال موقتی مگنتوسفر زمین است که از لرزش موج باد خورشیدی یا ابرمیدان مغناطیسی است که با میدان مغناطیسی زمین تعامل دارد.
ابرهای گاز داغی که در فوران‌های تاج خورشیدی از خورشید خارج می‌شوند، طوفانی از ذرات یونیزه پرانرژی را تشکیل می‌دهند که می‌تواند ماهواره‌ها را بسوزاند، شبکه‌های انتقال برق و مخابرات را با اختلال روبرو کند و فضانوردان را به کام مرگ بفرستد. پیش‌بینی این طوفان‌ها کار آسانی نیست، زیرا هر فورانی در تاج خورشیدی به وقوع طوفان ذرات منجر نمی‌شود. ستاره‌شناسان حدس می‌زنند چاشنی وقوع این طوفان، جهت‌گیری میدان مغناطیسی ابر فوران یافته باشد.
اما به تازگی مطالعه جدیدی انجام شده است که در مقاله‌ای از “سانگیتا عبدو جیوتی” در کنفرانس ارتباط داده “SIGCOMM ۲۰۲۱” ارائه شده و احتمال برخورد یک طوفان خورشیدی به کره زمین را مسلم دانسته است.
“جیوتی” که در دانشگاه “کالیفرنیا ایرواین” مستقر است، می‌گوید که طوفان خورشیدی بعدی در واقع می‌تواند یک “ابَرطوفان خورشیدی” باشد و آن را با یک “رویداد قُوی سیاه” مقایسه می‌کند.
نظریه قُوی سیاه، استعاره‌ای است که به اثرات شدید ناشی از برخی از رویدادهای غیرقابلپیشبینی و نادر و همچنین تمایل انسان به یافتن توضیحاتی ساده و دم دستی برای این رویدادها می‌پردازد. این نظریه در سال ۲۰۰۷ توسط “نسیم نقولا طالب” در کتابی تحت عنوان “قوی سیاه” مطرح شد. “نسیم طالب” در این کتاب اشاره به رخدادهای بسیار نادر و مهمی دارد که به‌طور معمول کسی انتظار وقوع آنها را ندارد. قوی سیاه استعاره‌ای است از پیشامدهایی که مشاهده آنها شگفت‌انگیز و بسیار نادر است و چون کسی به طور معمول انتظار وقوع آنها را ندارد وقتی اتفاق می‌افتند توده‌های مردمی در توجیه دلایل وقوع چنین پدیده‌هایی گاه به استدلال غیرعقلانی و حتی خرافی روی می‌آورند.
اما این تحقیقات جدید چه می‌گوید؟ این مقاله تحقیقی با عنوان “ابرطوفان‌های خورشیدی: برنامه‌ریزی برای آخرالزمان اینترنت” بیان می‌کند که ۱.۶ تا ۱۲ درصد احتمال وجود دارد که یک طوفان خورشیدی با قدرت کافی برای ایجاد اختلالی فاجعه بار در زمین در دهه آینده رخ دهد که این طوفان علاوه بر ایجاد خسارات قابل توجه به زیرساخت‌های اینترنت، می‌تواند بر شبکه‌های برق سراسر جهان نیز تأثیر بگذارد.
این طوفان خورشیدی همچنین می‌تواند صدمات شدیدی به تکرارکننده‌ها وارد کند که برای تقویت سیگنال در کابل‌های فیبر نوری از راه دور استفاده می‌شوند و همچنین صدمه به کابل‌های عظیم موجود در زیر دریا که اتصال اینترنت بین قاره‌ها را فراهم می‌کنند.
آیا زمین تا به حال با طوفان خورشیدی روبرو شده است؟ در حال حاضر اطلاعات بسیار کمی در مورد طوفان‌های خورشیدی در دسترس است و تنها سه طوفان بزرگ تا به امروز ثبت شده که آخرین آن در سال ۲۰۱۲ بوده است. زمین تاکنون از این طوفان‌ها تقریباً بدون هیچ آسیبی قسر در رفته است.
شدیدترین طوفان خورشیدی معروف به “رویداد کارینگتون” در سال ۱۸۵۹ ثبت شده است. این طوفان چنان اختلال ژئومغناطیسی شدیدی روی زمین ایجاد کرد که سیم‌های تلگراف شعله‌ور شدند و منجر به بلااستفاده شدن قطب‌نماها در سراسر جهان شد و در یک اتفاق نادر، شفق قطبی که همانطور که از نامش پیداست در قطب‌های زمین رخ می‌دهد، در کلمبیا که در نزدیکی خط استوا قرار دارد، دیده شد!
شفق قطبی یکی از پدیده‌های جوی کره زمین است. شفق قطبی پدیده ظهور نورهای رنگین و متحرک در آسمان شب است و معمولاً در عرض‌های نزدیک به دو قطب زمین بر اثر برخورد ذرات باردارِ باد خورشیدی و یونیزه شدن مولکول‌های موجود در یون‌سپهر(یونوسفر) زمین به وجود می‌آید.
اما از آن زمان تاکنون، تمدن بشری به اینترنت جهانی بیشتر وابسته شده است و آثار بالقوه یک طوفان ژئومغناطیسی عظیم بر زیرساخت‌های جدید تا حد زیادی مطالعه نشده باقی مانده است و مطالعه جدید سعی کرده است بزرگترین آسیب پذیری‌های این زیرساخت‌ها را مشخص کند.
خورشید همیشه ابری از ذرات مغناطیسی را که به نام “باد خورشیدی” شناخته می‌شود، به زمین می‌بارد. در بیشتر موارد، سپر مغناطیسی سیاره ما از صدمه جدی این باد الکتریکی به زمین یا ساکنان آن جلوگیری می‌کند و این ذرات را به سمت قطب‌ها می‌فرستد و شفق قطبی را سبب می‌شود.
اما گاهی اوقات، تقریباً هر یک قرن، این باد خورشیدی به یک طوفان خورشیدی تمام عیار تبدیل می‌شود که می‌تواند برای زندگی مدرن ما فاجعه بار باشد.
“جیوتی” در مقاله خود می‌نویسد: تأثیر اقتصادی اختلال اینترنت در ایالات متحده برای یک روز بیش از ۷ میلیارد دلار تخمین زده می‌شود. بنابراین اگر شبکه اینترنت برای روزها یا حتی ماه‌ها غیرفعال شود چه می‌شود؟
وی افزود: وقتی طوفان بزرگ خورشیدی بعدی از ستاره ما خارج شود، مردم روی زمین حدود ۱۳ ساعت فرصت دارند تا خود را برای ورود آن آماده کنند. بیایید امیدوار باشیم وقتی که این طوفان به ناچار فرا می‌رسد، از این زمان حداکثر استفاده را ببریم.
منبع: خبرگزاری دانشجویان ایران