Could Solar Storms Destroy Civilization? Solar Flares & Coronal Mass Ejections

الشمس،

هادئة ومستديرة ومسالمة.

إلا عندما تتقئ فجأة الإشعاع والبلازما في اتجاهات عشوائية.

هذه التوهجات الشمسية والكتل الإكليلية ، أو CMEs ، (CMEs : Coronal Mass Ejections)

يمكنها أن تحرق الأرض وأن تتسبب بعواقب وخيمة على البشرية.

كيف تعمل بالضبط؟

كم من الممكن أن يكون الوضع سيئاً؟

وهل يمكننا أن نتحضر لها؟

[موسيقى المقدمة]

في حين أن الشمس تبدو صلبة جداً، فإنها بالواقع تُشبّه محيطًأ ساخنًأ.

ساخنة جدًا لدرجة أنها تمزق الذرات إلى إلكترونات نويات ، وكلها تتدفق حول بعضها البعض في البلازما.

هذه البلازما تُدفع وتُتشكّل بالحقل المغناطيسي الشمسي.

بطريقة مشابهة لحقل الجابية الشمسي يصل لحقول الكواكب ويشكل مداراتها.

لكن المغناطيسية تختلف كثيراً عن الجاذبية.

المغناطيسية هي جزء من قوة مزدوجة و هي: الكهرومغناطيسية.

الكهرباء تُحدِث حقول مغناطيسية، والحقول المغناطيسية تُحدِث كهرباء.

على الشمس، البلازما - والتي تتألف من بروتونات وإلكترونات مشحونة كهربائياً-

تُحدِث حقولاً مغناطيسية أثناء حركتها

فيقوم هذه الحقل المغناطيسي بعدها بتحديد الشكل الذي تتدفق وفقه الجزيئات.

فتعلق كلها بحلقة تغذية راجعة ديناميكية تسمى بالدينامو،

الأمر الذي يبقي الحقل المغناطيسي الشمسي حيّاً.

هذا الحقل المغناطيسي يُخزّن كميات هائلة من الطاقة

ويُسرّب جزء منها للنظام الشمسي

فتحمل معها قطيرات من البلازما الشمسية، كمطر خفيف، وتسمى بالرياح الشمسية،

مُحدثةً ما يسمى بالطقس الفضائي

ولكن الوضع لا يكون هادئاً وسلساً دوماً.

فعندما تتحرك البلازما بعنف وتدفق حول نفسها،

يصبح حقلها المغناطيسي ملتفّاً وملتوياً.

وهذا ما يُحدِث عُقداً مغناطيسية تقوم بمراكمة كميات هائلة من الطاقة.

عندما تتحطم العقد المغناطيسية - بطريقة مشابهة للتحرر المفاجئ لنوابض متشابكة -

الشمس تقذف بلازما وغيرها من الأشياء المريعة إلى النظام الشمسي.

هذه العواصف الشمسية تأتي بعدة أنواع،

كالتوهجات الشمسية، وهي عبارة عن أمواج مديّة من إشعاع عالي الطاقة.

تتسارع باتجاه النظام الشمسي بسرعة الضوء، وتكنس بطريقها البروتونات الموجودة في الرياح الشمسية،

مُسرعةً إياهم إلى عاصفة بروتونية عالية السرعة.

ثم هناك المقذوفات الكتلية الإكليلية (CME)،

والتي تقتلع ملايين بلايين الأطنان من البلازما إلى الغلاف الجوي للشمس،

قاذفةً بها إلى النظام الشمسي بسرعات تصل إلى 9 مليون كيلومتر في الساعة

عندما ترتطم بنا هذه الوحوش، لا يحدث شيء على الأرض.

في حين أن العواصف الأصغر يمكنها أن تسبب ضرر بالأقمار الصناعية.

أو تؤثر بالاتصالات الراديوية،

أو يمكنها أن تكون خطيرة على رواد الفضاء،

بالنسبة للناس الموجودين على سطح الأرض، الطقس الشمسي غير ضار.

الغلاف الجوي للأرض يحمينا من أسوأ تأثيرات التوهجات الشمسية

عن طريق امتصاص عصفات أشعة X عالياً في الغلاف الجوي،

قبل أن تصل إلى سطح الأرض بكثير.

البلازما المشحونة من CME يتم حرف مسارها بواسطة الحقل المغناطيسي الأرضي،

محولةً العاصفة الشمسية إلى القطبين الشمالي والجنوبي،

حيث الجزيئات التي تحمل الطاقة تسقط إلى داخل الغلاف الجوي،

مسببةً توهج الغلاف الجوي ومُحدثةً الأشفاق القطبية الجميلة.

كما في أي نوع طقس - في معظم الأحيان تكون الأمور على ما يرام.

ولكن أحياناً يكون هناك أعاصير.

أو في حالة الشمس، تُسمى بالعواصف الشمسية العاتية.

ونعلم أنها تحدث مرة أو مرتين كل قرن.

إن كانت ستحدث واحدة اليوم، في البداية سنكشف عن توهجات شمسية قوية،

ما يشابه الوميض قبل دوي الرعد الأخطر بكثير.

الرعد هنا هو CME، الذي يتكون من بلايين الأطنان من البلازما الساخنة المغناطيسية

التي تعبر الـ 150 مليون كيلومتر بين الشمس والأرض

بأقل من يوم.

عندما تصل، تسبب موجة صدمية تؤدي إلى انضغاط الحقل المغناطيسي الأرضي بعنف.

وتنقل الطاقة إلى الغلاف المغناطيسي.

ولكن من الممكن أن يسوء الأمر أكثر.

إذا اصطف الحقل المغناطيسي للـ CME مع حقل الأرض بطريقة صحيحة،

سيندمج الحقلان المغناطيسيان.

وفي أثناء مرور السحابة المغناطيسية من الأرض، فإنها تسبب بامطاط حقل الأرض إلى ذنب طويل.

وفي النهاية، الطاقة التي خُزنت في الذيل أصبحت أكبر من أن تُحتوى.

فتنقطع وبشكل انفجاري تحرر طاقتها باتجاه الأرض.

قد بدأت عاصفة مغناطيسية أرضية.

قبل مئات السنين، لم يكن لأحد أن يكترث.

العاصفة المتدفقة باتجاه الأرض ليس لها علاقة بآلات مصنوعة من اللحم والعظام.

ولكنها ذات علاقة قوية بآلات مصنوعة من المعادن والأسلاك.

هل تذكرون الدينامو؟

المغناطيسية تُحدِث تيارات كهربائية.

الأرض في القرن 21 مغطاة بملايين الكيلومترات من الأسلاك التي تنقل الكرباء،

بالإضافة لشبكة معقدة من الأجهزة، كالمحولات، التي تجعل من نقل الكهرباء ممكناً.

طاقة الـ CME يمكنها أن تُحرض تيارات في شبكاتنا الكهربائية الأمر الذي قد يؤدي إما إلى توقفها بالكامل،

أو الأسوأ، تدمير محطات التحويل التي تبقي شبكاتنا تعمل.

قد حدث هذا سابقاً،

مثلاً عندما تعطلت شبكة كهرباء "كيبيك" بعد عاصفة شمسية في عام 1989.

ولكن بشكل عام، مهندسينا يعلمون كيف يتم التعامل مع هذه العواصف،

ولهذا عادةً نحن لا نلاحظ حتى.

آخر مرة عبر بالأرض إعصاراً شمسياً كان في 1859.

حدث "كارِنغتون"

أكبر عاصفة مغناطيسية أرضية شوهدت على الأرض على الإطلاق.

أشفاق قطبية هائلة امتدت جنوباً حتى وصلت البحر الكاريبي.

في بعض المناطق، كانت ساطعة إلى درجة أن الناس استيقظت

ظناً أنه شروق الشمس.

لحسن الحظ، كان لدينا نوع واحد من التكنولوجيا الحديثة:

أنظمة البرقيات

توقفت في كل العالم،

صاعقةً مشغليها ومصدرةً شرارات.

اليوم، لدينا تكنولوجيا أكثر بعض الشيء،

وفد ينفد حظنا قريباً.

فهناك عاصفة شمسية على وشك الحدوث بنهاية المطاف.

عاصفة بقوة حدث "كارِنغتون" أخطأت الأرض بفارق ضئيل عام 2012.

الدراسات تصورت أننا كنا قد عانينا من أضرار جسيمة في كل الأنظمة الإلكترونية عالمياً.

بخسائر تصل لـ 2.6 ترليون دولار في الولايات المتحدة وحدها.

الوقت اللازم لاستبدال الأنظمة المتضررة كان متوقعاً بين 4 إلى 10 سنوات.

من الصعب تحديد كم كان الوضع سيكون سيئاً.

الخبراء مختلفون.

البعض افترضوا أنه كان سيحدث انقطاعات تيار كهربائي مؤقتة فحسب.

في حين أن آخرين كانوا قلقين من أن الوضع كان ليكون أسوأ بكثير.

لن نعلم بالضبط حتى يضربنا إعصار شمسي كبير.

احتمالية حدث كهذا تُقدّر بحوالي %12 كل عقد.

ما يُعادل احتمال 50/50 على الأقل في الخمسين عاماً القادمين.

وهناك خبر أكثر إزعاجاً.

بينت دراسة في عام 2019 أنه حتى النجوم الهادئة، كشمسنا،

تستطيع أن تصنع توهجات فائقة كل بضعة آلاف سنة.

ثورانات لها من الشدة ما يجعلها أقوى من أقوى العواصف

التي راقبناها في النظام الشمسي.

إذا ضربتنا هكذا عاصفة ونحن غير مهيئين، العواقب قد تكون كارثية.

من الصعب تبيان مدى اعتمادنا على الكهرباء.

الأمر ليس فقط أضواء في المنزل.

الأمر يعني أنه لا حواسيب،

لا اتصالات،

لا نظام ملاحة.

انقطاع مستمر بالتيار الكهربائي قد يؤدي إلى انهيار في سلسلة الإمداد،

توقف أنظمة الإمداد المائي

وتوقف المولدات الكهربائية في المشافي،

عدم إعادة تعبئة المتاجر

في حين الطعام يتعفن في الحقول.

نقص الطاقة قد يجعل من الصعب جداً إعادة تشغيل شبكاتنا الكهربائية المعطلة.

الأمر الذي يستغرق سنوات أو عقود لإعادة تشغيل حضارتنا المتضورة جوعاً.

حسناً، هل حان وقت أن نصاب بالذعر؟

بقدر ما الصحف اليومية قد تعجب بخبر يفيد بأن هناك عواصف شمسية ستعيدنا إلى العصر الحجري،

غالباً لن تفعل.

لحسن الحظ، حتى لو أنه لا يمكن منع تجنب العواصف الشمسية،

تقريباً كل أثارها الجانبية السيئة يمكن منعه.

العلماء الذين يراقبون الشمس لديهم من عدة ساعات لعدة أيام ليروا CME قادم.

والمهندسين الذي يشغلون الأنظمة التي تبقي العالم يعمل

يدركون جيداً أخطار العواصف الشمسية.

يمكن إيقاف المحولات والمحطات الفرعية

لوقت قصير كقطع تيار كهربائي وقائي

أو بعبارة أخرى عن طريق فصل أشياء.

يمكن للمهندسين فتح خطوط إضافية لتصريف الطاقة الفائضة.

وباستثمارات وتحديثات رخيصة مقارنةً بالكلف التي تستدعيها الكوارث الطبيعية،

يمكننا أن نحمي شبكة العالم الكهربائية من أعتى العواصف.

ولكن علينا أن نتجهز.

بالرغم من إمكانية إدارة الخطر فهو حقيقي.

لفترة غمرتنا الشمس بالدفء والنور المبهج.

ولكن في يومٍ ما، قد ترسل لنا وحشاً

من الأفضل أن نكون مستعدين له.