ترموسفر زمین آمپر چسباند!

دانشمندان می‌گویند ترموسفر یا گرم‌سپهر زمین پس از بمباران شدن توسط طوفان‌های خورشیدی به بالاترین درجه حرارت در ۲۰ سال گذشته رسیده است. افزایش دمای جو زمین که توسط طوفان‌های ژئومغناطیسی پی در پی ایجاد شده نشان می‌دهد که گرم‌سپهر زمین به حداکثر دمای دو دهه اخیر خود رسیده است. ترموسفر زمین اخیراً پس از جذب انرژی از طوفان‌های ژئومغناطیسی که امسال زمین را درنوردیدند، به اوج دمایی نزدیک به ۲۰ سال اخیر رسیده است. ترموسفر یا گرم‌سپهر(Thermosphere) چهارمین لایه تشکیل‌دهنده جو زمین است که از ارتفاع حدود ۸۵ کیلومتر آغاز شده و تا بلندای حدود ۶۰۰ کیلومتر ادامه می‌یابد. به اعتقاد برخی دانشمندان این لایه تا ارتفاع ۱۰۰۰ کیلومتری سطح زمین ادامه دارد.

گرم‌سپهر لایه‌ای از جو یا اتمسفر(هواسپهر) است که از مزوپاز(میان‌ایست) تا فضای میان‌سیاره‌ای گسترش دارد و دما در آن، کم‌ و بیش به‌ طور یکنواخت با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد. کارشناسان هشدار می‌دهند که با افزایش فعالیت خورشید که می‌تواند ماهواره‌های مدار زمین را تحت تأثیر قرار دهد، دمای دومین لایه جو احتمالاً طی چند سال آینده به افزایش خود ادامه خواهد داد. به گفته ناسا، ترموسفر از بالای مزوسفر در حدود ۸۵ کیلومتری از سطح زمین تا پایین اگزوسفر که از حدود ۶۰۰ کیلومتری از سطح زمین شروع می‌شود، امتداد دارد. گفتنی است که بالای اگزوسفر، فضا محسوب می‌شود. ناسا برای بیش از ۲۱ سال دمای ترموسفر را از طریق تشعشعات فروسرخ ساطع شده از مولکول‌های کربن دی اکسید و نیتریک اکسید اندازه‌گیری کرده است. دانشمندان داده‌های جمع آوری شده توسط ماهواره TIMED ناسا را به شاخص آب و هوای ترموسفر(TCI) تبدیل می‌کنند که بر حسب تراوات(TW) – معادل یک تریلیون وات - اندازه‌گیری می‌شود. مارتین مینچاک پژوهشگر ارشد ماموریت TIMED در مرکز تحقیقات لانگلی ناسا در ویرجینیا و خالق TCI می‌گوید مقدار TCI که در ۱۰ مارس افزایش یافته به ۰.۲۴ تراوات رسید. آخرین باری که TCI تا این حد بود، ۲۸ دسامبر ۲۰۰۳ بود. این داده‌های حاکی از افزایش دما به یک مجله علمی ارسال شده است، اما هنوز مورد بررسی همتا قرار نگرفته است. این افزایش دما توسط سه طوفان ژئومغناطیسی در ژانویه و فوریه ایجاد شده است. طوفان ژئومغناطیسی به اختلالات عمده در میدان مغناطیسی زمین که بیشتر توسط تکه‌هایی از پلاسمای مغناطیسی با حرکت سریع معروف به پرتاب جرم تاجی(CMEs) و کمتر توسط جریان‌های ذرات بسیار باردار مشهور به باد خورشیدی ایجاد می‌شوند، گفته می‌شود. مینچاک می‌گوید: این «طوفان‌ها» انرژی خود را در ترموسفر می‌گذارند و باعث گرم شدن آن می‌شوند. افزایش گرمایش منجر به افزایش سطح انتشار فروسرخ از نیتریک اکسید و کربن دی اکسید در ترموسفر می‌شود. وی افزود که معمولاً انتشارات فروسرخ پس از طوفان خورشیدی، ترموسفر را خنک می‌کند، اما زمانی که طوفان‌ها دوباره برمی‌گردند، دما بالا می‌ماند. از زمان وقوع این جهش دمایی، حداقل دو طوفان ژئومغناطیسی دیگر به سیاره ما برخورد کرده است، یکی در ۲۴ مارس که قوی‌ترین طوفان خورشیدی بود که طی بیش از شش سال گذشته به زمین برخورد کرد و طوفان دیگر نیز در ۲۴ آوریل روی داد که به همان اندازه قدرتمند بود. مینچاک می‌گوید: مقادیر TCI به دنبال این طوفان‌ها همچنان بالا باقی مانده، اما هنوز از اوج ماه مارس عبور نکرده است. طوفان‌های ژئومغناطیسی در طول بیشینه فعالیت خورشیدی، مکررتر و شدیدتر می‌شوند. بیشینه فعالیت خورشید، بخشی از چرخه تقریباً ۱۱ ساله این ستاره منظومه ماست که در آن خورشید در فعال‌ترین حالت خود قرار می‌گیرد و پوشیده از لکه‌های خورشیدی تاریک و حلقه‌های پلاسما می‌شود که پرتاب‌های جرم تاجی و بادهای خورشیدی را از خود به بیرون شلیک می‌کند. در نتیجه، ترموسفر زمین نیز یک چرخه تقریباً ۱۱ ساله را دنبال می‌کند. دانشمندان دولتی از ناسا و سازمان ملی جوی و اقیانوسی آمریکا(NOAA) پیش‌بینی کرده‌اند که حداکثر بیشینه فعالیت بعدی خورشیدی در سال ۲۰۲۵ از راه خواهد رسید، به این معنی که روند گرمایش احتمالاً در چند سال آینده ادامه خواهد داشت. مینچاک می‌گوید، تغییرات در ترموسفر می‌تواند چالش‌هایی را برای ماهواره‌ها در مدار پایین زمین که در اطراف مرز بالایی ترموسفر قرار دارند، ایجاد کند. وی افزود: ترموسفر با گرم شدن منبسط می‌شود و در نتیجه کشش آیرودینامیکی در تمام ماهواره‌ها و زباله‌های فضایی افزایش می‌یابد. این افزایش کشش می‌تواند ماهواره‌ها را به زمین نزدیک‌تر کند که در نهایت می‌تواند موجب برخورد ماهواره‌ها با یکدیگر یا خارج شدن کامل آنها از مدار شود، همان چیزی که بر سر ماهواره‌های استارلینک شرکت اسپیس‌ایکس در ماه فوریه ۲۰۲۲ پس از یک طوفان ژئومغناطیسی غافلگیرکننده آمد. اپراتورهای ماهواره می‌توانند با قرار دادن فضاپیمای خود در مداری بالاتر در صورت نیاز از این مسائل جلوگیری کنند، اما غیرقابل پیش بینی بودن آب و هوای فضا معمولا تشخیص اینکه چه زمانی به این مانورها نیاز است را دشوار می‌کند، تا زمانی که دیگر خیلی دیر شده است. بیشینه فعالیت خورشید نیز می‌تواند زودتر از آنچه پیش‌بینی شده از راه برسد. یک مطالعه جدید که در تاریخ ۳۰ ژانویه در مجله Frontiers in Astronomy and Space Sciences منتشر شد، نشان می‌دهد که اوج فعالیت خورشیدی می‌تواند در اواخر سال ۲۰۲۳ رخ دهد و قوی‌تر از پیش‌بینی اولیه باشد. اگر این سناریو اجرا شود، خطر فاجعه برای ماهواره‌ها بیشتر می‌شود. با این حال، طی بازه‌های زمانی طولانی‌تر، دما در ترموسفر کاهش می‌یابد، زیرا کربن دی اکسید در ترموسفر به دلیل تغییرات آب و هوایی موجب افزایش انتشار فروسرخ در فضا می‌شود و ترموسفر را خنک می‌کند. این مطالعه در مجله Earth Atmospheric and Planetary Sciences منتشر شده است.