Què és una tempesta de radiació solar?

Una tempesta de radiació solar (també coneguda com a esdeveniment de protons solars o SPE en anglès) es produeix sovint després de grans erupcions al Sol quan els protons es llancen a velocitats increïblement altes, de vegades fins a uns 10.000 km / s. Aquestes tempestes de radiació poden superar la distància Sol-Terra en tan poc temps com 30 minuts i durar diversos dies. En aquest article explicarem què és una tempesta de radiació solar i quin tipus d’efectes té sobre nosaltres.

Escala S

NOAA utilitza un sistema de cinc nivells anomenada escala S, per indicar la gravetat d’una tempesta de radiació solar. Aquesta escala oscil·la entre S1 i S5, sent S1 el nivell més baix i S5 el nivell més alt. Cada nivell S té un llindar de pfu (unitat de flux de protons) associat. Per exemple: els nivells de tempesta de radiació solar S1 s’assoleixen quan el recompte de pfu de 10 MeV arriba a un valor de 10 a les altituds dels satèl·lits geosincrònics. Tingueu en compte que aquesta escala és realment logarítmica. Això significa que es produeix un esdeveniment de protons moderat (S2) quan el flux de protons arriba a 100 pfu, no a 20! Per a una forta tempesta de radiació solar (S3), es requereix un pfu de 1.000. Sovint fem servir aquesta escala S al lloc web, de manera que és aconsellable familiaritzar-se amb ella. Podem definir les següents classes de tempestes de radiació solar:

Escala S	Descripció	Llindar de flux	Freqüència mitjana	Dades de vent solar ACE fiables
S1	Menor	101	50 per cicle	Dades fiables
S2	Moderada	102	25 per cicle	Les dades poden ser poc fiables
S3	Forta	103	10 per cicle	Dades probablement poc fiables
S4	Severa	104	3 per cicle	Dades probablement poc fiables
S5	Extrema	105	Menys d’1 per cicle	Dades probablement poc fiables

Perills

Les tempestes de radiació solar no són perilloses per a les persones de la Terra. El camp magnètic i l'atmosfera de la Terra ens protegeixen d'aquestes tempestes. Un dels efectes que podem experimentar a la Terra durant les fortes tempestes de radiació solar és un augment del risc per a les persones en vols transpolars que poden rebre una dosi de radiació més alta del normal. De vegades, els vols transpolars han de ser redirigits o cancel·lats a causa d’aquestes tempestes de radiació. Un altre efecte és que pot causar alguns problemes de comunicació a les zones polars. Aquests protons també són una amenaça de radiació per als astronautes, en particular durant les seves activitats extra-vehiculars (passejades espacials). Els satèl·lits a l’espai també són vulnerables: aquests protons degraden l’eficiència dels panells solars, els circuits electrònics d'abord poden funcionar malament i els protons generaran soroll en els sistemes de seguiment d’estrelles.

A latituds àrtiques, la comunicació per ràdio d'alta freqüència (HF en anglès) pot arribar a ser problemàtica o fins i tot impossible. Els protons que es mouen ràpidament s'endinsen a la magnetosfera i es guien cap avall per les línies del camp magnètic, penetrant a l’atmosfera propera als pols nord i sud. Aquests protons ionitzen la capa D i aquest procés impedeix que les ones de ràdio HF arribin a les capes E, F1 i F2 molt més altes, on aquests senyals de ràdio normalment es refracten i reboten cap a la Terra. Aquests apagaments de ràdio es coneixen com a esdeveniments Polar Cap Absorption (PCA) i poden durar dies. El resultat és que hi ha poca o nul·la comunicació de ràdio HF en rutes trans polars. Podem utilitzar l’escala S per estimar la gravetat d’un esdeveniment Polar Cap Absorption (PCA).

Escala S	Descripció	Impactes
S1	Menor	Impactes menors sobre HF a través de les regions polars.
S2	Moderada	Efectes poc freqüents en HF a través de regions polars i operacions de satèl·lit.
S3	Forta	Alta freqüència degradada a les regions polars, errors de posició de navegació, efectes de satèl·lit en sistemes d’imatge i corrents de panells solars, perill important de radiació per als astronautes en activitat extra-vehicular (EVA) i per als passatgers d’avions a situats a gran latitud.
S4	Severa	Apagada de HF a través de les regions polars i errors de posició de navegació durant diversos dies, efectes dels satèl·lits que fan degradar els sistemes d’imatges i problemes en dispositius de memòria, alt risc de radiació per als astronautes en activitat extra-vehicular (EVA en anglès) i per als passatgers d’avions situats a gran latitud.
S5	Extrema	No hi ha HF a les regions polars i els errors de posició fan que les operacions de navegació siguin extremadament difícils, pèrdua d’alguns satèl·lits i els impactes en la memòria provoquen la pèrdua de control, un risc inevitable de radiació elevat per als astronautes a EVA i per als passatgers d’avions situats a gran latitud.

La següent imatge us mostra un bon exemple del que passa amb els satèl·lits durant les tempestes de radiació solar. D'esquerra a dreta veiem algunes imatges de dos instruments SOHO diferents. A l’esquerra veieu com es veuen normalment les imatges quan no hi ha tempesta de radiació solar. A la dreta podeu veure què passa durant una forta tempesta de radiació solar S4. Hi han tants protons que xoquen contra el sensor de la càmera que causa molt de soroll a les imatges. Les imatges són gairebé inutilitzables.

Animated GIF (900kB)

Problemes amb Advanced Composition Explorer (ACE) durant les tempestes de radiació solar

És possible que durant una tempesta de radiació solar, algunes dades procedents del satèl·lit Advanced Composition Explorer (ACE) es contaminin i registrin valors falsos. Això es pot veure amb els paràmetres del vent solar que provenen de l’instrument SWEPAM. La velocitat del vent solar es fa inferior a la que realment és i la densitat es fa inferior a 1 protó per centímetre quadrat. Les dades relacionades amb el camp magnètic interplanetari (FMI) segueixen sent fiables durant una tempesta de radiació solar. Aquestes falses lectures es poden produir quan una tempesta de radiació solar arriba al nivell S2 (tempesta de radiació solar moderada) i sovint pot continuar fins ben després de l'arribada d'una expulsió de massa coronal que fa que la detecció de l'arribada d'una expulsió de massa coronal sigui molt més difícil. La nau espacial DSCOVR que va substituir ACE el 2016 no té aquests problemes.

<< Ves a la pàgina anterior