अंतराळ हवामान, सौर वाऱ्याचा त्रास आणि रेडिओ स्फोट

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 wind by deflecting them away. Drastic 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 जागा weather) is an imperative. Coronal Mass Ejection (CMEs), also called ‘सौर storms’ or ‘जागा storms’ is associated with the सौर रेडिओ 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, जागा 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, जागा missions and programmes, satellite communications, internet etc. – all these can potentially be disrupted and brought to standstill by disturbances in solar wind¹. अंतराळवीर आणि अवकाशयानांना विशेषतः धोका असतो. भूतकाळात याची अनेक उदाहरणे आहेत उदा. मार्च १९८९ 'क्यूबेक ब्लॅकआउट' कॅनडामध्ये मोठ्या प्रमाणात सोलार फ्लेअरमुळे पॉवर ग्रीड खराब झाले होते. काही उपग्रहांचेही नुकसान झाले आहे. म्हणून, पृथ्वीच्या आसपासच्या सौर वाऱ्याच्या परिस्थितीवर लक्ष ठेवणे आवश्यक आहे - त्याची गती आणि घनता यासारखी वैशिष्ट्ये कशी आहेत, चुंबकीय क्षेत्र strength and orientation, and energetic particle levels (i.e., जागा weather) will have an impact on life forms and modern human society.  

Like ‘weather prediction’, can ‘जागा weather’ too be predicted? What determines the solar wind and its conditions in the vicinity of Earth? Can any serious changes in जागा 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 हा गरम विद्युत चार्ज केलेल्या वायूचा गोळा आहे आणि म्हणून त्याला निश्चित पृष्ठभाग नाही. फोटोस्फियर लेयरला सूर्याचा पृष्ठभाग मानला जातो कारण हेच आपण प्रकाशाने पाहू शकतो. फोटोस्फियरच्या खाली गाभ्याकडे आतील बाजूचे स्तर आपल्यासाठी अपारदर्शक आहेत. सौर वातावरण हे सूर्याच्या प्रकाशक्षेत्राच्या पृष्ठभागाच्या वरच्या थरांनी बनलेले आहे. हा सूर्याभोवतीचा पारदर्शक वायूचा प्रभामंडल आहे. एकूण सूर्यग्रहणाच्या वेळी पृथ्वीवरून चांगले पाहिले, सौर वातावरणात चार स्तर असतात: क्रोमोस्फियर, सौर संक्रमण प्रदेश, कोरोना आणि हेलिओस्फियर.  

Solar wind is formed in corona, the second layer (from outside) of the solar atmosphere. Corona is a layer of very hot plasma. While the temperature of the surface of the Sun is about 6000K, the average temperature of corona is about 1-2 million K. Called ‘Coronal Heating Paradox’, the mechanism and the processes of heating of corona and acceleration of the solar wind to very high speed and expansion into आंतरग्रहीय जागा is not well understood yet, ² नुकत्याच झालेल्या एका शोधनिबंधात, संशोधकांनी अक्षीय (काल्पनिक गडद पदार्थ प्राथमिक कण) मूळ फोटॉनच्या मार्गाने याचे निराकरण करण्याचा प्रयत्न केला आहे. ³.  

Occasionally, huge amount of hot plasma is ejected from corona into the outermost layer of solar atmosphere (heliosphere). Called Coronal Mass Ejections (CMEs), the mass ejections of plasma from corona are found to generate large disturbances in solar wind temperature, velocity, density and आंतरग्रहीय magnetic field. These create strong magnetic storms in the geomagnetic field of the Earth ⁴. कोरोनापासून प्लाझ्माच्या उद्रेकात इलेक्ट्रॉनचा प्रवेग होतो आणि चार्ज केलेल्या कणांच्या प्रवेगामुळे रेडिओ लहरी निर्माण होतात. परिणामी, कोरोनल मास इजेक्शन्स (CMEs) देखील सूर्याच्या रेडिओ सिग्नलच्या स्फोटांशी संबंधित आहेत. ⁵. त्यामुळे, जागा 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 इजेक्शन्स (CMEs) च्या संबंधात पूर्वीच्या सौर चक्रांमध्ये (सूर्यच्या चुंबकीय क्षेत्राचे नियतकालिक चक्र दर 11 वर्षांनी) रेडिओ फुटण्याच्या घटनांचा पूर्वी अभ्यास केला गेला आहे.  

द्वारे अलीकडील दीर्घकालीन सांख्यिकीय अभ्यास अंशु कुमारी इत्यादी. च्या हेलसिंकी विद्यापीठ सौर चक्र 24 मध्ये आढळलेल्या रेडिओ स्फोटांवर, CMEs सह दीर्घ-कालावधीच्या, विस्तीर्ण फ्रिक्वेंसी रेडिओ स्फोटांच्या (ज्याला प्रकार IV स्फोट म्हणतात) संबंधांवर अधिक प्रकाश टाकला जातो. टीमला आढळून आले की सुमारे 81% प्रकार IV फट हे कोरोनल मास इजेक्शन (CMEs) नंतर होते. सुमारे 19% प्रकार IV स्फोट सीएमई सोबत नव्हते. याव्यतिरिक्त, फक्त 2.2% सीएमई प्रकार IV रेडिओ स्फोटांसह आहेत 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 जागा programs accordingly, so as to lessen the impact of these on such missions and ultimately on the life forms and the civilization on Earth. 

***

संदर्भ:    

1. White SM.,  nd. Solar Radio Bursts and जागा Weather. University of Maryland. Available online at https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf 29 जमौरी 2021 रोजी प्रवेश केला. 

2. एश्वांडेन एमजे एट अल 2007. द कोरोनल हीटिंग पॅराडॉक्स. द अॅस्ट्रोफिजिकल जर्नल, खंड 659, क्रमांक 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. कोरोनल हीटिंग प्रॉब्लेम सोल्यूशन अॅक्सियन ओरिजिन फोटॉन्सद्वारे. फिजिक्स ऑफ द डार्क युनिव्हर्स खंड 31, जानेवारी 2021, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. वर्मा पीएल., एट अल 2014. भूचुंबकीय वादळांच्या संबंधात सौर पवन प्लाझ्मा पॅरामीटर्समध्ये कोरोनल मास इजेक्शन्स आणि डिस्टर्बन्सेस. जर्नल ऑफ फिजिक्स: कॉन्फरन्स सिरीज 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. गोपालस्वामी एन., 2011. कोरोनल मास इजेक्शन्स आणि सोलर रेडिओ उत्सर्जन. CDAW डेटा सेंटर नासा. येथे ऑनलाइन उपलब्ध आहे https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf 29 जानेवारी 2021 रोजी प्रवेश केला.  

6. कुमारी ए., मोरोसन डीई., आणि किल्पुआ ईकेजे., 2021. सोलर सायकल 24 मधील प्रकार IV सौर रेडिओ बर्स्टच्या घटनेवर आणि कोरोनल मास इजेक्शनसह त्यांचा संबंध. 11 जानेवारी 2021 रोजी प्रकाशित. द अॅस्ट्रोफिजिकल जर्नल, खंड 906, क्रमांक 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***