2.01.2024

Güneş patlamaları ve tahmin edilebilirlik

Bugünlerde yoğun olarak Güneş'teki lekeler ve güneş patlamaları hakkında konuşuyoruz. Güneş'te meydana gelebilecek patlamaların Dünya üzerindeki etkileri nasıl olur, bunlar bilişim sistemleri başta olmak üzere hayatı nasıl etkiler gibi konuları merak ediyordum. Yaptığım kısa araştırma ve bu patlamaların önceden tahmin edilmesi ile ilgili buluklarımı paylaşacağım.

Güneş üzerinde meydana gelen reaksiyonlar yıllara göre bir değişim gösteriyor. Bu değişim periyodik bir yapıda. Bu periyoda Güneş Döngüsü (Solar Cycle) deniyor. Döngümüzün periyodu 11 yıl ve bu süre içinde bir en düşük nokta (Solar Minimum) ve bir de en yüksek noktaya (Solar Maximum) ulaşıyor.

Şu anda içinde bulunduğumuz zaman diliminde Güneş'in maksimum dönemindeyiz. Ayrıca Güneş üzerinde de normalin üzerinde büyüklükte bir leke var. Bu leke de patlama riski olan bir olgu. Ne kadar büyürse o kadar büyük bir patlama riski taşıyor. Bu patlamalara taçküre kütle atımı (Coronal Mass Ejection) deniyor. Patlamalarda çok fazla yüklü parçacık uzaya saçılıyor. Bu parçacıklar eğer Dünya'ya doğru savrulmuşlar ise Dünya'nın manyetik alanı başta olmak üzere bazı şeyleri etkileyebiliyorlar.

Dünya'nın bir manyetik küresi var. Bu küre Dünya'yı normal bir günde Güneş'ten gelen zararlı ışınlara karşı koruyor. Ancak Güneş Patlaması ya da Güneş Fırtınası denen durumlarda uzaya saçılan bu yüklü parçacıklar Dünya'nın manyetik küresini geçici olarak bozarak korumayı zayıflatıyor. Böyle bir durumda Dünya'da manyetik kutuplara göre yönünü bulan sistemlerde geçici işlev kayıpları oluşabiliyor, hayvanların yönlerin bulması zorlaşabiliyor.

Ayrıca hareket halindeki yüklü parçacıklar elektrik hatlarında ve devrelerde indüksiyon akımlarına sebep olabiliyor. Patlamanın büyüklüğüne bağlı olarak trafolar zarar görebiliyor veya iletişim devrelerinde büyük gürültüler iletişimi imkansız hale getirebiliyor.

1859 yılında meydana gelen Güneş Patlaması sonucunda telgraf hatlarındaki akımlar bazı donanımlara zarar vermiş, telgraf iletişimi kesintiye uğramış. 1989 yılında meydana gelen patlama ise Kanada'da elektrik kesintilerine sebep olmuş.

Daha büyük patlamalar meydana gelebilir mi? Bunların Dünya'daki etkileri nasıl olur? İnsanlık tekrar taş devrine döner mi? Bu patlamaları öncesinde görüp önlem alabilir miyiz?

Öncelikle ABD ve Avustralya'da bu tip olayları gözlemleyen merkezler var. ABD'deki gözlem merkezinin adı Space Weather Protection Center (SWPC). Bu merkezin hizmetlerine ücretsiz abone olunarak haberdar olunabiliyor. Peki ne kadar öncesinde haberdar olabiliriz? Güneş'ten meydana gelen herhangi bir olayı görebilmemiz için, ışık hızından dolayı, 8 dakika  geçmesi gerekiyor. Patlamalar sonrasında uzaya saçılan parçacıkların hızı patlamanın şiddetine göre değişiyor ama genelde 12 saat ile 48 saat arasında bir zamanımız olabiliyor. İşte SWPC'nin gönderdiği bilgilendirme mesajları bu amaca hizmet ediyor. Patlamalar sonrasında önlem alabilecek vaktimiz olacak, umuyoruz.

SWPC'nin mesajları ve web sistesinde kullandığı birkaç kavramdan bahsetmek istiyorum. Öncelikle K endeksi denilen bir değer var. Bunun gezegenimiz özelinde ifade edilmesi Kp şeklinde oluyor (Planetary K-Index). Bu değer 0-9 aralığında oluyor. Ne kadar büyükse o kadar ciddi bir jeomanyetik fırtına ile karşı karşıyayız demektir.

0 - 3 : Sessiz veya çok az jeomanyetik aktivite
4 - 6 : Orta seviye aktivite
7 - 9 : Ciddi aktivite 

Bir de A endeksi var. Bu da 0 ile 400 arasında olan bir değer. Geriye doğru 24 saatlik dönemdeki jeomanyetik bozulmanın bir ölçüsü.

0 - 7 : Sessiz veya çok düşük aktivite
8 - 15 : Hafif aktivite
16 - 29 : Hafif-ciddi arası güneş fırtınası
30 - 49 : Ciddi güneş fırtınası
50 + : Çok ciddi güneş fırtınası

Dünya'ya etkiler 3 başlıkta toplanmış; Jeomanyetik etkiler (G), Güneş radyasyonu etkileri (S) ve Radyo sinyalleri etkileri (R). Her başlık da 1 ile 5 arasında ölçeklenmiş. Her 3 başlıktan en yüksek ölçekte olabilecekler şöyle listlenmiş:

G5: Elektrik hatlarında yaygın bir şekilde görülebilecek voltaj kontrol sorunları, trafo hasarları. Uçak ve diğer hava araçları yön bulma ve iletişim sorunları yaşayabilir. Araçlarda yüzey gerilimleri artabilir. Boru hatlarında yüzlerce amperlik akımların oluşabilir. Yüksek frekanslı iletişim günlerce mümkün olmayabilir, kutup ışıkları 40 derece boylamlarda bile görülebilir.

S5: Uluslararası Uzay İstasyonu gibi konumlarda korunmasız olarak çalışan astronotlar, yüksek irtifada yolculuk eden uçak yolcuları ve mürettebatı yüksek seviye Güneş radyasyonuna maruz kalabilir. Güneş panellerinde kalıcı hasarlar oluşabilir.

R5: Dünya'nın güneşe bakan yarısında yüksek frekans kablosuz iletişiminde kesinti yaşanabilir, düşük frekanslı navigasyon sinyallerine erişilemeyebilir.

Bir de Güneş Akısı (Solar Flux) seviyeleri var. Bunun birimi SFU (Solar Flux Unit). Güneş'in minimum seviyesinde bu 70 SFU'lara kadar düşüyor, maksimumlarda 200 SFU'nun üzerine çıkabiliyor.

SWPC'dan gelen 3 günlük alarm mesajlarından bir alıntı aşağıdaki gibi:

The greatest observed 3 hr Kp over the past 24 hours was 4 (below NOAA
Scale levels).
The greatest expected 3 hr Kp for Jan 02-Jan 04 2024 is 5.00 (NOAA Scale
G1).

NOAA Kp index breakdown Jan 02-Jan 04 2024

        Jan 02    Jan 03   Jan 04
00-03UT 3.00      3.33     2.00
03-06UT 3.33      3.67     2.67
06-09UT 5.00 (G1) 3.67     2.00
09-12UT 4.67 (G1) 3.00     2.00
12-15UT 4.00      2.33     2.00
15-18UT 3.67      2.00     2.00
18-21UT 3.33      2.00     2.00
21-00UT 3.67      2.33     2.33

Rationale: G1 (Minor) geomagnetic storms are expected in response to the
passage of a transients solar wind features.

B. NOAA Solar Radiation Activity Observation and Forecast

Solar radiation, as observed by NOAA GOES-16 over the past 24 hours, was
below S-scale storm level thresholds.

Solar Radiation Storm Forecast for Jan 02-Jan 04 2024

Jan 02 Jan 03 Jan 04
S1 or greater 25% 25% 25%

Rationale: No S1 (Minor) or greater solar radiation storms are expected.
No significant active region activity favorable for radiation storm
production is forecast.

C. NOAA Radio Blackout Activity and Forecast

Radio blackouts reaching the R1 levels were observed over the past 24
hours. The largest was at Jan 01 2024 1225 UTC.

Radio Blackout Forecast for Jan 02-Jan 04 2024

              Jan 02 Jan 03 Jan 04
R1-R2         60%    60%    60%
R3 or greater 25%    25%    25%

Rationale: R1-R2 (Minor - Moderate) radio blackouts are expected, with a
chance for strong or greater radio blackouts.

İlk satırda geçtiğimiz 24 saatlik dönemde 3 saatlik dilimlerde gözlemlenen Kp seviyesinin en yüksek değeri 4 olarak belirtilmiş. Bu da belirtilen ölçekte ortanın düşüğü. Bir sonraki gün (02-Jan) için beklenen en yüksek seviyenin 5 olduğu ve bunun da G1 seviyesine denk geldiği belirtilmiş. Bir sonraki bölümde 3 saatlik dilimlerde beklenen seviyeler listelenmiş. Saatler UTC olarak. Türkiye saatine çevirmek için 3 eklemek gerek. Daha sonraki bölümlerde G1 ve S1 gibi seviyelerin beklendiği belirtilmiş, radyo frekansı iletişiminde de R1-R2 seviye kesinti beklentisinin 2,3 ve 4 Ocak'ta %60 olduğu, R3 beklentisinin ise %25 olduğu belirtilmiş.

Buna ilave olarak bir de her gün 3 saatte bir (3,6,9... gibi 3'ün katları saatlerde, merkezi saat) gelen Geophysical Alert Message (WWV) mesajları var. Bunların içeriği de şöyle:

Solar-terrestrial indices for 01 January follow.
Solar flux 136 and estimated planetary A-index 10.
The estimated planetary K-index at 1200 UTC on 02 January was 2.00.

Space weather for the past 24 hours has been minor.
Radio blackouts reaching the R1 level occurred.

Space weather for the next 24 hours is predicted to be moderate.
Geomagnetic storms reaching the G1 level are likely.
Radio blackouts reaching the R2 level are likely.

Burada da ilk bölümde bir önceki gün (1 Ocak) Güneş akısı 136 olarak ölçülmüş ve A endeksi 10 (düşük) olarak belirlenmiş. 2 Ocak'ta (bugün) merkezi saatle 12:00'de K endeksi 2.00 (düşük) olarak tahmin edilmiş. Son 24 saatte kablosuz iletişim kesintileri R1 seviyesinde (düşük) görülmüş, sonraki 24 saatte yaşanabilecek hadiseler orta seviyede tahmin edilmiş. G1 seviyesinde (düşük) Güneş fırtınaları ve R2 (düşük) seviyesinde kablosuz iletişim kesintileri beklendiği belirtilmiş.

Abonelik sayfasında Forecast and Summaries bölümünden erişilen bir Geoalert mesajı var, aşağıdaki gibi ve şu web sayfasında da yayınlanan gibi.

Geoalert WWA003
UGEOA 20401 40103 0330/ 9930/ 
12031 20031 30031
99999
UGEOE 20401 40103 0330/ 02/01
18022 1830/ 18562 21199 01302 0//// ///// 9////
99999
UGEOI 20401 40103 0330/ 02///
10059 21420 3008/ 4///0 50100 67807 71405 80104 90300
99999
UGEOR 20401 40103 0330/ 02/24 03104
13534 20000 30000 42012 50010 60004 32212 00000
13535 20000 30500 41001 50010 60002 38908 00000
13536 20000 30510 45323 50240 60011 14905 29622
13537 20000 30000 43312 50040 60002 14818 02000
99999

Bu kodlanmış bir mesaj ve sadece gözle inceleyerek anlam çıkartmak zor, bu gibi bir mesajı ancak bir program aracılığıyla çözebiliriz. Ne olduğunu bilmeden seçtiğim ama sonradan aboneliğinden çıktığım bir mesaj türü.

Umuyoruz ki bir sonraki patlamaya hazırlıklı oluruz, çok büyük hasarlar yaşanmaz.

Hiç yorum yok: