ووجدت دراسة جديدة أن الأقمار الصناعية ، بما في ذلك تلك المستخدمة في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، ستواجه مخاطر أكبر في العقود القادمة خلال العواصف المغناطيسية الجيومغناطيسية التي تسببت في الطاقة الشمسية بسبب تأثير تلوث المناخ على الغلاف الجوي على الأرض.
من المرجح أن يجعل الحجم المتزايد من ثاني أكسيد الكربون الذي يضر بالكوكب في الغلاف الجوي العلوي أقل كثافة للهواء ، في حين أن العواصف المغناطيسية الجيومغناطيسية لها تأثير معاكس: التغيرات السريعة التي تلت ذلك في الكثافة نتيجة لذلك قد تسبب مشاكل خطيرة في عمليات الأقمار الصناعية.
تأتي هذه الدراسة ، التي نشرت في مجلة Letters Geophysical Research Letters ، في وقت ينمو فيه العالم أكثر اعتمادًا على شبكات الأقمار الصناعية لكل شيء من الوصول إلى الإنترنت إلى التنقل ، وكذلك التطبيقات العسكرية.
تحدث العواصف المغناطيسية الجيومغناطيسية عندما تتفاعل الجزيئات المشحونة من الشمس مع الغلاف الجوي العلوي للأرض. تأثيرها الأكثر وضوحًا هو Auroras التي تضيء السماء مع الضوء الأخضر والأرجواني والوردي. لكن العواصف القوية يمكن أن تسبب الفوضى في عمليات الأقمار الصناعية والتواصل.
يمكنهم زيادة مدى كثافة الهواء في هذه الطبقات العليا الرقيقة ، مما يجعل من الصعب على الأقمار الصناعية الحفاظ على سرعتها وارتفاعها وربما تجعلها تغرق ، مما يقلل من حياتهم التشغيلية.
وجد الباحثون أن العواصف الجيومغناطيسية في وقت لاحق من هذا القرن والتي لها شدة مماثلة لهؤلاء اليوم ستؤدي إلى ارتفاع أكبر في الكثافة في الغلاف الجوي لأن الغلاف الجوي العلوي للأرض سيكون أقل كثافة بشكل عام.
وقال المؤلف الرئيسي نيكولاس بياتيلا من المركز الوطني للبحوث الجوية لـ CNN: “بالنسبة لصناعة الأقمار الصناعية ، يعد هذا سؤالًا مهمًا بشكل خاص بسبب الحاجة إلى تصميم الأقمار الصناعية لظروف جوية محددة”.
وقال Pedatella إن الجو الأقل كثافة يعني أن الأقمار الصناعية في المستقبل ستشهد جرًا أقل ، وقد يؤدي ذلك إلى إطالة حياتها – كما أن تفاقم مشكلة المزيد من القمامة في مدار الأرض المنخفض.
العواصف المستقبلية يمكن أن تغرق الأقمار الصناعية
يشير العامل إلى شاشة تعرض الأقمار الصناعية الحالية في المدار والاتصالات في الوقت الفعلي في جميع أنحاء العالم في مركز عمليات القمر الصناعي Iridium Communications Inc. في ليسبورغ ، فرجينيا. – جوستين IDE/Bloomberg/Getty Images
عرف العلماء بالفعل أن الغلاف الجوي العلوي من المحتمل أن يصبح أقل كثافة مع ارتفاع درجات الحرارة المناخية ، مع تركيز أقل من الجزيئات غير المؤمنة مثل الأكسجين والنيتروجين. يرجع ذلك جزئيًا إلى كيفية تأثير تركيزات ثاني أكسيد الكربون الأعلى على درجات الحرارة في الغلاف الجوي العلوي ، مما يؤثر بدوره على كثافة الهواء.
لكن هذه الدراسة تفتح أرضية جديدة من خلال إظهار مقدار كثافة الغلاف الجوي التي يمكن أن تتغير خلال العواصف الجيومغناطيسية القوية.
استخدم الباحثون العاصفة الجيومغناطيسية القوية في مايو الماضي كدراسة حالة. في ذلك الوقت ، تفاعلت سلسلة من القذف الكتلي القوي من الشمس مع الغلاف الجوي للأرض ، مما أدى إلى تعطيل وحتى الأقمار الصناعية المدمرة وتؤدي إلى عروض رائعة للأضواء الشمالية إلى أقصى الجنوب بشكل غير عادي.
قام العلماء بتحليل كيفية استجابة الجو لنفس الحدث في سنوات مختلفة: 2040 و 2061 و 2084.
لتنفيذ التجربة ، استخدموا حاسوبًا فائقًا يمكنه محاكاة الغلاف الجوي للأرض ، بما في ذلك الطبقات العليا الأرق ، لإظهار كيف يمكن للتغيرات في تكوين المستويات السفلية تغيير الخصائص على ارتفاعات أعلى بكثير.
وجد الباحثون أنه بحلول وقت لاحق من هذا القرن ، سيكون الجو العلوي 20 ٪ إلى 50 ٪ أقل كثافة في ذروة العاصفة الشمسية مماثلة لحدث 2024. سيكون التغيير النسبي أكبر ، حيث ينتقل من مضاعفة الكثافة خلال مثل هذا الحدث إلى ثلاثة أضعاف محتملة.
مثل هذا الاختناق السريع لكثافة الجوية يمكن أن يضر شبكات الأقمار الصناعية الحرجة وبالتالي تسبب مشاكل للمجتمع على سطح الأرض.
وقال بياتيلا أكبر ، كلما كان الارتفاع أكبر ، كلما كان التأثير على مدار القمر الصناعي ، قال سي إن إن: “إذا كان لديك زيادة كبيرة في الكثافة ، فإن نوع القمر الصناعي يقترب من الأرض”.
وأضاف أن الأقمار الصناعية التي يتم تصميمها اليوم تحتاج إلى أخذ هذه الآثار المتعلقة بتغير المناخ في الاعتبار ، بدلاً من وضع هندسةها على الحسابات التاريخية.
“قد تفكر ،” حسنًا ، لهذا الحجم من العاصفة (الجيولوجية) ، أتوقع استجابة الكثافة هذه. ” ولكن في غضون 30 عامًا من الآن ، سيكون لهذا الحجم من العاصفة حجمًا مختلفًا من الاستجابة “.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com