अंतरिक्ष मौसम, सौर पवन विक्षोभ और रेडियो विस्फोट

सौर wind, the stream of electrically charged particles emanating from the outer atmospheric layer corona of Sun, poses threat to life form and electrical technology based modern human society. Earth’s magnetic field provide protection against the incoming सौर उन्हें दूर विक्षेपित करके हवा। भीषण सौर events like mass ejection of electrically charged plasma from the corona of Sun creates disturbances in the सौर wind. Therefore, study of disturbances in the conditions of सौर wind (called अंतरिक्ष weather) is an imperative. Coronal Mass Ejection (CMEs), also called ‘सौर storms’ or ‘अंतरिक्ष storms’ is associated with the सौर रेडियो bursts. Study of सौर radio bursts in the radio observatories can give an idea about CMEs and solar wind conditions. The first statistical study (published recently) of 446 recorded type IV radio bursts observed in the last solar cycle 24 (each cycle refers to the change in Sun’s magnetic field every 11 years), have found that the majority of Long Duration Type IV Radio सौर Bursts were accompanied by Coronal Mass Ejection (CMEs) and disturbances in the solar wind conditions. 

Just the way weather on Earth is affected by the disturbances in the wind, अंतरिक्ष weather’ is affected by the disturbances in the ‘solar wind’. But the similarity ends here. Unlike wind on Earth which is made of air comprising of atmospheric gases like nitrogen, oxygen etc, the solar wind consists of superheated plasma comprising of electrically charged particles like electrons, protons, alpha particles (helium ions) and heavy ions that continuously emanate from the sun’s atmosphere in all directions including in the direction of Earth.   

Sun is the ultimate source of energy to life on Earth hence respected in many cultures as giver of life. But there is other side too. The solar wind, the continuous stream of electrically charged particles (viz. plasma) originating from the solar atmosphere poses threat to the life on Earth. Thanks to Earth’s magnetic field that deflects most of the ionising solar wind away (from the Earth) and the Earth’s atmosphere that absorb most of the remaining radiation thus providing protection from the ionising radiation. But there is more to it – in addition to threat to the biological life forms, solar wind also poses threat to electricity and technology driven modern society. The electronic and computer systems, power grids, oil and gas pipelines, telecom, radio communication including mobile phone networks, GPS, अंतरिक्ष missions and programmes, satellite communications, internet etc. – all these can potentially be disrupted and brought to standstill by disturbances in solar wind¹. अंतरिक्ष यात्री और अंतरिक्ष यान विशेष रूप से जोखिम में हैं। अतीत में इसके कई उदाहरण थे जैसे, मार्च 1989 'क्यूबेक ब्लैकआउट'' कनाडा में बड़े पैमाने पर सौर भड़कने के कारण बिजली ग्रिड को बुरी तरह क्षतिग्रस्त कर दिया था। कुछ उपग्रहों को भी नुकसान पहुंचा था। इसलिए, पृथ्वी के आसपास सौर हवा की स्थितियों पर नजर रखने की अनिवार्यता - गति और घनत्व जैसी इसकी विशेषताएं कैसी हैं, चुंबकीय क्षेत्र strength and orientation, and energetic particle levels (i.e., अंतरिक्ष weather) will have an impact on life forms and modern human society.  

Like ‘weather prediction’, can ‘अंतरिक्ष weather’ too be predicted? What determines the solar wind and its conditions in the vicinity of Earth? Can any serious changes in अंतरिक्ष weather be known in advance to take pre-emptive actions to minimise damaging impact on Earth? And, why at all does the solar wind form?   

सूर्य गर्म विद्युत आवेशित गैस का एक गोला है और इसलिए इसकी कोई निश्चित सतह नहीं होती है। फोटोस्फीयर परत को सूर्य की सतह के रूप में माना जाता है क्योंकि इसे हम प्रकाश के साथ देख सकते हैं। क्रोड की ओर अंदर की ओर फोटोस्फीयर के नीचे की परतें हमारे लिए अपारदर्शी हैं। सौर वातावरण सूर्य के प्रकाशमंडल की सतह के ऊपर की परतों से बना है। यह सूर्य के चारों ओर पारदर्शी गैसीय प्रभामंडल है। कुल सूर्य ग्रहण के दौरान पृथ्वी से बेहतर देखा गया, सौर वातावरण में चार परतें होती हैं: क्रोमोस्फीयर, सौर संक्रमण क्षेत्र, कोरोना और हेलियोस्फीयर।  

सौर वायु सौर वायुमंडल की दूसरी परत (बाहर से) कोरोना में बनती है। कोरोना बहुत गर्म प्लाज्मा की एक परत है. जबकि सूर्य की सतह का तापमान लगभग 6000K है, कोरोना का औसत तापमान लगभग 1-2 मिलियन K है। 'कोरोनल हीटिंग पैराडॉक्स' कहा जाता है, कोरोना के गर्म होने और सौर हवा के बहुत तेज होने की प्रक्रिया और तंत्र उच्च गति और विस्तार ग्रहों के बीच का अंतरिक्ष is not well understood yet, ² हालांकि हाल के एक पेपर में, शोधकर्ताओं ने इसे एक्सियन (काल्पनिक डार्क मैटर प्राथमिक कण) मूल फोटॉन के माध्यम से हल करने की मांग की है ³.  

कभी-कभी, कोरोना से भारी मात्रा में गर्म प्लाज्मा सौर वायुमंडल की सबसे बाहरी परत (हेलियोस्फीयर) में उत्सर्जित होता है। कोरोनल मास इजेक्शन (सीएमई) कहा जाता है, कोरोना से प्लाज्मा के बड़े पैमाने पर इजेक्शन सौर हवा के तापमान, वेग, घनत्व और में बड़ी गड़बड़ी उत्पन्न करते पाए जाते हैं। ग्रहों के बीच का चुंबकीय क्षेत्र। ये पृथ्वी के भू-चुंबकीय क्षेत्र में तेज़ चुंबकीय तूफ़ान पैदा करते हैं ⁴. कोरोना से प्लाज्मा के विस्फोट में इलेक्ट्रॉनों का त्वरण शामिल है और आवेशित कणों के त्वरण से रेडियो तरंगें उत्पन्न होती हैं। नतीजतन, कोरोनल मास इजेक्शन (सीएमई) भी सूर्य से रेडियो संकेतों के फटने से जुड़ा है ⁵। इसलिए, अंतरिक्ष weather studies would involve study of timing and intensity of mass ejections of plasma from the corona in conjunction with the associated solar bursts which is a Type IV radio burst lasting for long-duration (greater than 10 min.).    

कोरोनल मास इजेक्शन (सीएमई) के संबंध में पहले के सौर चक्रों (हर 11 साल में सूर्य के चुंबकीय क्षेत्र का आवधिक चक्र) में रेडियो फटने की घटना का अध्ययन अतीत में किया गया है।  

द्वारा हाल ही में एक दीर्घकालिक सांख्यिकीय अध्ययन अंशु कुमारी और अन्य। का हेलसिंकी विश्वविद्यालय सौर चक्र 24 में देखे गए रेडियो फटने पर, सीएमई के साथ लंबी अवधि, व्यापक आवृत्ति वाले रेडियो बर्स्ट (जिसे टाइप IV बर्स्ट कहा जाता है) के जुड़ाव पर और प्रकाश डालता है। टीम ने पाया कि लगभग 81% टाइप IV फटने के बाद कोरोनल मास इजेक्शन (CME) हुए। लगभग 19% टाइप IV बर्स्ट सीएमई के साथ नहीं थे। इसके अलावा, केवल 2.2% सीएमई टाइप IV रेडियो बर्स्ट के साथ हैं ⁶.  

Understanding the timing of type IV long duration bursts and the CMEs in an incremental manner will help in the design and timing of the ongoing and future अंतरिक्ष programs accordingly, so as to lessen the impact of these on such missions and ultimately on the life forms and the civilization on Earth. 

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सन्दर्भ:    

1. White SM.,  nd. Solar Radio Bursts and अंतरिक्ष Weather. University of Maryland. Available online at https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf 29 जमौरी 2021 को एक्सेस किया गया। 

2. अस्चवांडेन एमजे एट अल 2007। कोरोनल ताप विरोधाभास। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल, वॉल्यूम 659, नंबर 2। डीओआई: https://doi.org/10.1086/513070  

3. रुसोव वीडी, शार्प IV, एट अल 2021। एक्सियन मूल फोटॉन के माध्यम से कोरोनल हीटिंग समस्या समाधान। डार्क यूनिवर्स का भौतिकी खंड 31, जनवरी 2021, 100746। डीओआई: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. वर्मा पीएल।, एट अल 2014। जियोमैग्नेटिक स्टॉर्म के साथ संबंध में सौर पवन प्लाज्मा पैरामीटर्स में कोरोनल मास इजेक्शन एंड डिस्टर्बेंस। जर्नल ऑफ फिजिक्स: कॉन्फ्रेंस सीरीज 511 (2014) 012060। डीओआई: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. गोपालस्वामी एन., 2011. कोरोनल मास इजेक्शन और सौर रेडियो उत्सर्जन। सीडीएडब्ल्यू डाटा सेंटर नासा। पर ऑनलाइन उपलब्ध है https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf 29 जनवरी 2021 को एक्सेस किया गया।  

6. कुमारी ए, मोरोसन डीई, और किलपुआ ईकेजे।, 2021। सोलर साइकिल 24 में टाइप IV सोलर रेडियो बर्स्ट की घटना और कोरोनल मास इजेक्शन के साथ उनके संबंध पर। 11 जनवरी 2021 को प्रकाशित। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल, वॉल्यूम 906, नंबर 2। डीओआई: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

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