Güneş, Dünya'daki yaşamı sürdürmek için en önemli enerji kaynağıdır, ancak bize ışık ve ısıdan çok daha fazlasını verir. Aynı zamanda bize güneş fırtınaları da verir. Güneş üzerinde, aktif güneş lekesi bölgelerinden yayılan güneş patlamalarının ürettiği koronal kitle püskürmeleri gibi rahatsızlıklar, güneş fırtınalarına neden olabilir. Güneş patlamaları ve koronal kütle atımları, uzaya büyük miktarda radyasyon ve yüklü parçacıklar yayar.
Bu olaylar, Dünya'nın iletişim ve güç altyapılarına zarar vererek elektrik kesintilerine ve sistem işlevselliğinin azalmasına neden olabilir. Uydular, uzay istasyonları ve astronotlar, havacılık, GPS, güç şebekeleri ve daha fazlası etkilenebilir.
Medeniyetimiz ilerledikçe, güneş fırtınalarının etkilerine karşı daha savunmasız hale geliyoruz. Şimdi, Güneş'in aktivitesi artarken , güneşin hava durumunu tahmin etmede daha iyi hale gelmemiz gerekiyor.
Pek çok insan, Kanada'nın Quebec elektrik şebekesinin 13 Mart 1989'da dokuz saat süren ve altı milyon insanı etkileyen çöküşünü hala hatırlıyor . Yüz milyonlarca dolarlık hasara ve gelir kaybına neden oldu. Bu kesintiye güneş fırtınaları neden oldu.
Adını amatör astronomdan alan Carrington Olayı , Eylül 1859'da meydana gelen başka bir güçlü güneş fırtınasıydı. 1859'daki en son teknoloji, elektrikli telgraflarla sınırlıydı ve bunların çoğu, bazı durumlarda, tüm Avrupa ve Kuzey Amerika'da başarısız oldu. operatörlerine elektrik şoku vermek.
Bugünlerde, uzayın etkilerine ve onun eşsiz doğal afetlerine karşı giderek daha savunmasız hale gelen teknolojiye çok daha bağımlıyız.
Uzay uçsuz bucaksız, soğuk, karanlık ve radyasyonla dolu. Uzaydaki radyasyon esas olarak galaktik kozmik radyasyondan - diğer galaksilerden fırlatılan yüksek enerjili parçacıklardan - ve güneş parçacığı olaylarından - kendi Güneşimizden gelen yüksek enerjili parçacıklardan gelir.
Uzay radyasyonunda, atomlar yıldızlararası uzayda ışık hızına yakın hızlarda hızlandırılır. Sonunda, elektronlar sıyrılır ve yalnızca pozitif yüklü çekirdek kalır.
İnsanlar 400 yıldan uzun süredir güneş lekelerini gözlemliyor ve sayıyor, bu da bunu dünyanın en uzun soluklu deneyi haline getiriyor . Güneşin 11 yıllık bir güneş lekesi döngüsü var ve şu anda bu döngünün ortasındayız. Şimdi, en büyük güneş aktivitesinin meydana geldiği "maksimum güneş enerjisi" ne yaklaşıyor. Bir sonraki güneş maksimumunun 2025'te başlaması bekleniyor.
İnsanlar, güneş radyasyonunun gözle görülür bir etkisi olan kuzey ışıklarına aşinadır. Bizi uzay radyasyonunun birçok tehlikesinden koruyan Dünya'nın manyetik alanı, yüklü parçacıkları atmosferimize girdikleri kutuplara yönlendirir ve güzel ışık görüntülerine neden olur.
Ancak radyasyon, teknolojiyi ve insanları da etkileyebilir. Güçlü güneş radyasyonu fırtınaları sırasında, enerjik protonlar uyduların içindeki elektronik devrelere ve astronotların biyolojik DNA'sına zarar verebilir. Kuzey kutbu üzerinden uçan yolcular ve mürettebat, artan radyasyona maruz kalacaktır.
Bu radyasyon fırtınaları, navigasyon işlemlerini aşırı derecede zorlaştıran hatalar yaratabilir. Enerjik protonlar ayrıca atmosferdeki atomları ve molekülleri iyonlaştırarak bir serbest elektron tabakası oluşturabilir. Bu katman, yüksek frekanslı radyo dalgalarını absorbe edebilir ve kısa dalga radyo olarak da bilinen yüksek frekanslı iletişimin kesilmesine neden olabilir.
Teknolojiye artan bağımlılığımızla birlikte, uzaydaki hava durumunu tahmin etmek çok önemlidir. Bununla birlikte, uzay havasının doğru bir şekilde tahmin edilmesi, uzmanlar için uzun zamandır zorlu bir problem olmuştur.
Güneş lekelerinin karmaşıklığını anlamak, önemli güneş patlamalarının olup olmayacağını tahmin etmemize yardımcı olacaktır. Meslektaşlarım ve ben, güneş uydu verilerini izlemek ve analiz etmek için görüntü işleme ve yapay zeka teknolojilerini kullanan gerçek zamanlı otomatik bir bilgisayar sistemi geliştirdik. Bu, önümüzdeki 24 saat içinde güneş patlaması olasılığını tahmin etmeye yardımcı olur.
Nasa'nın güneş dinamiği gözlemevi uydusu tarafından yakalanan aktif bölgeler ve güneş lekeleri gibi güneş özelliklerinin otomatik olarak işlenmesi, tespiti ve özellik çıkarılması için yeni tekniklere öncülük ettik. Ayrıca güneş lekelerini sınıflandırmak için ilk otomatik ve gerçek zamanlı sistemi tanıttık . Bundan önce, güneş lekelerinin sınıflandırılması, uzmanlar tarafından titizlikle yürütülen manuel bir süreçti.
Uzay görevleri ve astronotlar, Dünya'nın manyetik alanı tarafından korunmadıkları için radyasyondan çok daha fazla etkileniyorlar. İnsanlar üzerindeki etkiler arasında radyasyon hastalığı, kanser riskinde artış, dejeneratif hastalıklar ve merkezi sinir sistemi etkileri olabilir.
Bu risklere rağmen, insan ve robotik faaliyetler uzayda artıyor ve Nasa 2030'larda Mars'a insan indirmeye çalışıyor. Curiosity ve Perseverance olmak üzere iki gezgin ve şu anda Mars'ta faaliyet gösteren bir iniş aracı var ve başka bir gezginin 2022'de fırlatılması planlanıyor .
Uzay hava durumu tahmin sistemimiz halka açıktır ve şu anda Nasa'nın robotik görevleri için karar verme araçlarından biri olarak ve Nasa'nın Chandra X-ışını gözlemevi yörüngesindeki radyasyon etkilerini yönetmek için kullanılmaktadır.
Uzaya daha fazla girmeye devam ederken, güneş aktivitesinin daha büyük bir resmini oluşturmak ve güneş sistemi etrafındaki etkilerini azaltmak için mevcut uzay hava durumu tahmin yeteneklerimizi güçlendirmemiz gerekecek.
Çoğu güneş gözlemi Dünya'nın görüş alanı için yapıldığından, bu görev inanılmaz derecede zordur. Güneş etrafındaki büyük ölçüde farklı göksel yörüngeleri barındırmak için güneş özelliklerinin evriminin daha iyi modellenmesi ve araştırılması gereklidir.
Uzay havasını tahmin etmede neden daha iyi olmalıyız?
Bu olaylar, Dünya'nın iletişim ve güç altyapılarına zarar vererek elektrik kesintilerine ve sistem işlevselliğinin azalmasına neden olabilir. Uydular, uzay istasyonları ve astronotlar, havacılık, GPS, güç şebekeleri ve daha fazlası etkilenebilir.
Medeniyetimiz ilerledikçe, güneş fırtınalarının etkilerine karşı daha savunmasız hale geliyoruz. Şimdi, Güneş'in aktivitesi artarken , güneşin hava durumunu tahmin etmede daha iyi hale gelmemiz gerekiyor.
Pek çok insan, Kanada'nın Quebec elektrik şebekesinin 13 Mart 1989'da dokuz saat süren ve altı milyon insanı etkileyen çöküşünü hala hatırlıyor . Yüz milyonlarca dolarlık hasara ve gelir kaybına neden oldu. Bu kesintiye güneş fırtınaları neden oldu.
Adını amatör astronomdan alan Carrington Olayı , Eylül 1859'da meydana gelen başka bir güçlü güneş fırtınasıydı. 1859'daki en son teknoloji, elektrikli telgraflarla sınırlıydı ve bunların çoğu, bazı durumlarda, tüm Avrupa ve Kuzey Amerika'da başarısız oldu. operatörlerine elektrik şoku vermek.
Bugünlerde, uzayın etkilerine ve onun eşsiz doğal afetlerine karşı giderek daha savunmasız hale gelen teknolojiye çok daha bağımlıyız.
Uzay radyasyonu
Uzay uçsuz bucaksız, soğuk, karanlık ve radyasyonla dolu. Uzaydaki radyasyon esas olarak galaktik kozmik radyasyondan - diğer galaksilerden fırlatılan yüksek enerjili parçacıklardan - ve güneş parçacığı olaylarından - kendi Güneşimizden gelen yüksek enerjili parçacıklardan gelir.
Uzay radyasyonunda, atomlar yıldızlararası uzayda ışık hızına yakın hızlarda hızlandırılır. Sonunda, elektronlar sıyrılır ve yalnızca pozitif yüklü çekirdek kalır.
İnsanlar 400 yıldan uzun süredir güneş lekelerini gözlemliyor ve sayıyor, bu da bunu dünyanın en uzun soluklu deneyi haline getiriyor . Güneşin 11 yıllık bir güneş lekesi döngüsü var ve şu anda bu döngünün ortasındayız. Şimdi, en büyük güneş aktivitesinin meydana geldiği "maksimum güneş enerjisi" ne yaklaşıyor. Bir sonraki güneş maksimumunun 2025'te başlaması bekleniyor.
İnsanlar, güneş radyasyonunun gözle görülür bir etkisi olan kuzey ışıklarına aşinadır. Bizi uzay radyasyonunun birçok tehlikesinden koruyan Dünya'nın manyetik alanı, yüklü parçacıkları atmosferimize girdikleri kutuplara yönlendirir ve güzel ışık görüntülerine neden olur.
Ancak radyasyon, teknolojiyi ve insanları da etkileyebilir. Güçlü güneş radyasyonu fırtınaları sırasında, enerjik protonlar uyduların içindeki elektronik devrelere ve astronotların biyolojik DNA'sına zarar verebilir. Kuzey kutbu üzerinden uçan yolcular ve mürettebat, artan radyasyona maruz kalacaktır.
Bu radyasyon fırtınaları, navigasyon işlemlerini aşırı derecede zorlaştıran hatalar yaratabilir. Enerjik protonlar ayrıca atmosferdeki atomları ve molekülleri iyonlaştırarak bir serbest elektron tabakası oluşturabilir. Bu katman, yüksek frekanslı radyo dalgalarını absorbe edebilir ve kısa dalga radyo olarak da bilinen yüksek frekanslı iletişimin kesilmesine neden olabilir.
Teknolojiye artan bağımlılığımızla birlikte, uzaydaki hava durumunu tahmin etmek çok önemlidir. Bununla birlikte, uzay havasının doğru bir şekilde tahmin edilmesi, uzmanlar için uzun zamandır zorlu bir problem olmuştur.
Uzay havasını tahmin etmek
Güneş lekelerinin karmaşıklığını anlamak, önemli güneş patlamalarının olup olmayacağını tahmin etmemize yardımcı olacaktır. Meslektaşlarım ve ben, güneş uydu verilerini izlemek ve analiz etmek için görüntü işleme ve yapay zeka teknolojilerini kullanan gerçek zamanlı otomatik bir bilgisayar sistemi geliştirdik. Bu, önümüzdeki 24 saat içinde güneş patlaması olasılığını tahmin etmeye yardımcı olur.
Nasa'nın güneş dinamiği gözlemevi uydusu tarafından yakalanan aktif bölgeler ve güneş lekeleri gibi güneş özelliklerinin otomatik olarak işlenmesi, tespiti ve özellik çıkarılması için yeni tekniklere öncülük ettik. Ayrıca güneş lekelerini sınıflandırmak için ilk otomatik ve gerçek zamanlı sistemi tanıttık . Bundan önce, güneş lekelerinin sınıflandırılması, uzmanlar tarafından titizlikle yürütülen manuel bir süreçti.
Uzay görevleri ve astronotlar, Dünya'nın manyetik alanı tarafından korunmadıkları için radyasyondan çok daha fazla etkileniyorlar. İnsanlar üzerindeki etkiler arasında radyasyon hastalığı, kanser riskinde artış, dejeneratif hastalıklar ve merkezi sinir sistemi etkileri olabilir.
Bu risklere rağmen, insan ve robotik faaliyetler uzayda artıyor ve Nasa 2030'larda Mars'a insan indirmeye çalışıyor. Curiosity ve Perseverance olmak üzere iki gezgin ve şu anda Mars'ta faaliyet gösteren bir iniş aracı var ve başka bir gezginin 2022'de fırlatılması planlanıyor .
Uzay hava durumu tahmin sistemimiz halka açıktır ve şu anda Nasa'nın robotik görevleri için karar verme araçlarından biri olarak ve Nasa'nın Chandra X-ışını gözlemevi yörüngesindeki radyasyon etkilerini yönetmek için kullanılmaktadır.
Uzaya daha fazla girmeye devam ederken, güneş aktivitesinin daha büyük bir resmini oluşturmak ve güneş sistemi etrafındaki etkilerini azaltmak için mevcut uzay hava durumu tahmin yeteneklerimizi güçlendirmemiz gerekecek.
Çoğu güneş gözlemi Dünya'nın görüş alanı için yapıldığından, bu görev inanılmaz derecede zordur. Güneş etrafındaki büyük ölçüde farklı göksel yörüngeleri barındırmak için güneş özelliklerinin evriminin daha iyi modellenmesi ve araştırılması gereklidir.
