Τι είναι ο Διαστημικός Καιρός και πόσο σημαντική είναι πρόβλεψή του;

O όρος “Διαστημικός Καιρός” έχει κερδίσει αρκετή δημοσιότητα τα τελευταία χρόνια κυρίως επειδή, στο ευρύ κοινό, είναι συνυφασμένος με διαταραχές του μαγνητικού πεδίου της Γης, τις λεγόμενες “Γεωμαγνητικές Καταιγίδες”. Στην πραγματικότητα όμως ο Διαστημικός Kαιρός είναι ένα ολόκληρο πεδίο έρευνας για φαινόμενα στο ηλιακό σύστημα που προκαλούνται από την έκτακτη ηλιακή δραστηριότητα (εκτοξεύσεις στεμματικής μάζας, εκλάμψεις, γρήγορες ροές ηλιακού ανέμου, περιοχές αλληλεπίδρασης, κλπ.). Αυτή η έκτακτη ηλιακή δραστηριότητα (ή αλλιώς ηλιακές καταιγίδες) συχνά οδηγεί σε αλληλουχίες διαταραχών μέσα στη μαγνητόσφαιρα, στην ατμόσφαιρα, ακόμη και στην επιφάνεια της Γης που, με τη σειρά τους, μπορούν να προκαλέσουν παροδικές ή και μόνιμες βλάβες σε μια μεγάλη αλυσίδα σύγχρονων τεχνολογικών υποδομών (δορυφορικά συστήματα, τηλεπικοινωνίες, συστήματα πλοήγησης, επίγεια δίκτυα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος).

Ένα από τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα των επιπτώσεων του διαστημικού καιρού είναι η εκτεταμένη διακοπή ηλεκτρικού ρεύματος, το black out, του Quebeq του Καναδά στις 13 Μαρτίου του 1989 το οποίο ήταν το τελικό αποτέλεσμα μιας εκτόξευσης στεμματικής μάζας που ξεκίνησε από τον Ήλιο στις 10 Μαρτίου, του ίδιου χρόνου. Αυτό το νέφος πλάσματος (ιονισμένου αερίου) είχε μέγεθος 36 φορές το μέγεθος της Γης και ταχύτητα 1,6 εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα! Όταν τελικά χτύπησε τη Γη, προκάλεσε μια σειρά βλαβών με αποκορύφωμα το blackout του σταθμού Hydro-Québec στις 2:45 τοπική ώρα που άφησε περίπου 6 εκατομμύρια ανθρώπους χωρίς ρεύμα σε ολόκληρο τον βόρειο-ανατολικό Καναδά για 12 ώρες, κλείνοντας επιχειρήσεις, σχολεία, μετρό και αεροδρόμια. Αργότερα, το 2017, μια οικονομική μελέτη, περιορισμένη στα συστημικά αποτελέσματα ενός παρόμοιου blackout, υπολόγισε ότι οι παγκόσμιες οικονομικές επιπτώσεις θα κυμαίνονταν στα 2,4 - 3,4 τρισεκατομμύρια δολάρια σε ένα χρόνο.

Γίνεται, λοιπόν, κατανοητό ότι η πρόβλεψη του διαστημικού καιρού, και άρα όλων των διαταραχών που προκαλούνται από την ηλιακή δραστηριότητα, είναι τουλάχιστον αναγκαία και ουσιώδης σε μια κοινωνία που η εξάρτησή της από τις τεχνολογικές υποδομές είναι συνεχώς αυξανόμενη. Οι επιπτώσεις του διαστημικού καιρού όμως δεν περιορίζονται στις τεχνολογικές υποδομές αλλά περιλαμβάνουν και βιολογικές βλάβες σε αστροναύτες αλλά και πληρώματα αεροσκαφών λόγω της σωματιδιακής ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας. Αυτός άλλωστε είναι και ένας από τους σοβαρότερους κινδύνους των επανδρωμένων διαστημικών αποστολών, κάτι για το οποίο η επιστημονική κοινότητα δεν γνώριζε τίποτα κατά τη διάρκεια των αποστολών Apollo στις αρχές της δεκαετίας του ’70.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί ένα πρωτονικό γεγονός (διάδοση πρωτονίων υψηλής ενέργειας από τον Ήλιο ως συνέπεια μιας ηλιακής έκλαμψης ή μιας εκτόξευσης στεμματικής μάζας) που συνέβη τον Αύγουστο του 1972 μεταξύ των πτήσεων Apollo 16 και 17. Σε αυτό το γεγονός θα μπορούσε να έχει εκθέσει ένα πλήρωμα στην σεληνιακή επιφάνεια (το οποίο θα προστατευόταν μόνο από μια διαστημική στολή), σε επίπεδα ακτινοβολίας ικανά να προκαλέσουν ακαριαία νέκρωση ιστών και κυττάρων αλλά και καταστροφή του μυελού των οστών.

Πόσο κοντά είμαστε, λοιπόν, σε μια “μετεωρολογία του διαστήματος”; Για να απαντήσουμε σε αυτή την ερώτηση μπορούμε να κάνουμε μια απλή σύγκριση. Η μετεωρολογία της ατμόσφαιρας είναι ένας επιστημονικός τομέας του οποίου οι επιστημονικές βάσεις τέθηκαν τον 16^ο αιώνα ενώ οι σύγχρονοι μετεωρολόγοι έχουν στη διάθεσή τους ένα τεράστιο όγκο δεδομένων από ένα πυκνό δίκτυο επίγειων σταθμών σε κάθε γωνιά του πλανήτη, αλλά και δορυφόρων. Από την άλλη μεριά, ο διαστημικός καιρός είναι ένας επιστημονικός τομέας με λιγότερο από έναν αιώνα ζωής ενώ οι επιστήμονες καλούνται να συνδέσουν διαφορετικά φαινόμενα σε ένα τεράστιο χωροχρονικό πλαίσιο με ελάχιστα επιστημονικά δεδομένα (το αντίστοιχο θα ήταν να προσπαθήσουμε να κάνουμε μετεωρολογική πρόβλεψη με δεδομένα από κάνα-δυο σταθμούς σε κάθε ήπειρο). Η επιστημονική έρευνα - μέχρι τώρα - περιορίζεται στη μοντελοποίηση διαφορετικών φυσικών φαινομένων τα οποία και λαμβάνει ως ανεξάρτητα συστήματα, όπως για παράδειγμα μοντελοποίηση των εκτοξεύσεων στεμματικής μάζας. Μόλις το 2020, ξεκίνησε ένα διεθνές επιστημονικό πρόγραμμα (https://www.safespace-h2020.eu/), υπό την αιγίδα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, και το οποίο συντονίζεται από το Πανεπιστήμιο Αθηνών και τον Καθηγητή κ. Ιωάννη Δαγκλή, που φιλοδοξεί να ενοποιήσει αρκετά μοντέλα (από τον Ήλιο μέχρι και τη γήινη μαγνητόσφαιρα) με σκοπό την πρόβλεψη των διαταραχών του διαστημικού καιρού έως και 4 ημέρες νωρίτερα.

Πηγές

• «The Day the Sun Brought Darkness», Dr. Sten Odenwald, https://www.nasa.gov/topics/earth/features/sun_darkness.html

• «The economic impact of Space Weather: where do we stand?», J.P. Eastwood, et al. 2017, Risk Analysis, Vol. 37, doi: 10.1111/risa.12765

• «Effects of Space Weather on Technology Infrastructure», Edited by I.A. Daglis, 2005, ISBN 978-1-4020-2754-3

• «Space Weather, Physics and Effects», Edited by V. Bothmer and I.A. Daglis, 2007, ISBN 978-3-540-34578-7