Güneş, içinde bulunduğumuz samanyolu galaksisinin 200 milyar yıldızından biri ve dünyamızın içinde bulunduğu sistemin enerji ve yaşam kaynağı. Ömrünün yarısında olan yıldızımız Güneş’in 4.6 milyar yıl daha sürecek bir ömrü var. Dünya’daki yaşamın kaynağı olan Güneş’te meydana gelen olaylar neticesinde Dünya’mızın dış manyetik alanı etkilenmekte. Jeomanyetik fırtınalar ise Güneş patlamaları, Güneş tacı kütle atılımları gibi olayların arasındadır. Kimi zaman bu olaylar birbiriyle ilintili olurken genelde bağımsız olanları ile karşılaşılır. Güneş patlamaları, Güneş’in fotosferinde meydana gelen patlamalardır. Bu patlamalarda sıcak iyonize olmuş gaz balonları adeta önce Güneş yüzeyine ardında Güneş tacına sürüklenerek dış uzaya doğru salınmaktadırlar. Güneş tacı kütle atılımları ise şiddetli patlamalar sonucu Güneş tacında oluşan deliklerden yüksek enerjili parçacıkların dış uzaya salınmasına denilmektedir. Bu tür durumlarda uzaya salınan yüksek enerjili parçacıklar yüksek hızlarda Neptün, Uranüs’e kadar ilerleyebilmektedir. Bu parçacıklar adeta Güneş rüzgarı gibi Dünya’ya yaklaştığında, gezegenimizi saran dış manyetik alan yani magnetosfer şekil değiştirip basıklaşabiliyor ya da titreşebiliyor. Bu şekil değişimi ardından eski halini almakla birlikte bu sırada Dünyamızdaki elektronik ve haberleşme sistemleri etkilenebiliyor. Aslında bu jeomanyetik fırtınanın kısa bir özeti…
Jeomanyetik fırtınayı Dünya’nın magnetosferinde (dış manyetik alanı) gezegenler arası uzay ortamında oluşan şekil değişiminden (bozulmadan) doğan geçici bozulma olarak tanımlamak mümkün. Bir jeomanyetik fırtına uzay hava durumunun en önemli ögesidir ve uzay hava durumunun diğer başka bileşenleri için birçok bilgiyi sağlar. Jeomanyetik fırtınalar bir manyetik alan bulutu veya bir güneş rüzgarı şok dalgasının Dünya’nın manyetik alanı ile etkileşmeleri sonucunda oluşur. Güneş rüzgarı basıncındaki artış başlangıçta magnetosferi sıkıştırır ve güneş rüzgarının manyetik alanı Dünya’nın manyetik alanı ile etkileşir ve magnetosfer içindeki enerji miktarı artar. Etkileşimler nedeniyle magnetosfere doğru plazma hareketinde bir artış oluşur bu magnetosfer içindeki elektrik alanları artırır ve magnetosfer ve iyonosferdeki elektrik akımı da artar. Jeomanyetik fırtınanın ana fazı sırasında, magnetosferdeki elektrik akımı güneş rüzgarı ve magnetosfer arasındaki sınırı dışarı atan bir manyetik kuvvet oluşturur. Jeomanyetik fırtınayı oluşturan gezegenler arası uzay ortamındaki bozulma güneş tacı kütle atılımları veya Güneş’in yüzeyi üzerindeki zayıf manyetik alan bölgesinden doğan güneş rüzgarının yüksek hızlı akışından kaynaklanabilir. Jeomanyetik fırtınaların sıklığı güneş lekelerinin sayısına göre artar veya azalır. Güneş tacı kütle atılımlarından kaynaklanan jeomanyetik fırtınalar güneş devrinin en sık olduğu sırasında çok yaygındır ve güneş rüzgarının yüksek hızlı akış döneminde süren fırtınalar güneş devrinin en az olduğu sırada çok yaygındır.
Jeomanyetik fırtınanın neden olduğu veya onunla ilişkilendirilebilir durumda olan birkaç uzay hava durumu fenomeni vardır. Güneş enerjik parçacık olayları, jeomanyetik indüklü akımlar, radyo ve radar parıldamaya neden olan iyonosferik bozukluklar, manyetik pusulalarda bozulma ve normalden çok daha düşük enlemlerde kutup ışıklarının görülmesi.
Jeomanyetik fırtınaların güç seviyelerine göre çeşitli etkileri de olmaktadır. 1989 yılında örneğin, Quebec’te jeomanyetik fırtına kaynaklı enerjik yerküre indüklü akımlar, elektrik güç dağıtım istasyonların bozulmasına sebep oldu aynı zamanda Texas’da kuzey kutbuna oldukça uzakta, kutup ışıklarının oluşmasına da neden oldu.
Jeomanyetik fırtınalar Dst indeksindeki değişimlere göre tanımlanıyor. Dst magnetometre istasyonları ile ölçülen bir niceliktir. Bu istasyonlar manyetik ekvator üzerinde Dünya’nın manyetik alanın yatay bileşeninin küresel ortalama değişimini ölçerler. Bu ölçümlere göre bilim insanları bu indeksi tahmin ederler. Dst +20 ve -20 nano Tesla (nT-nano, milyarda bir demek) arasında olduğu sakin yani jeomanyetik bir fırtınanın olmadığı söylenebilir. Dst indeksine göre jeomanyetik fırtınaların üç fazı vardır. Ani başlangıç fırtınası olarak da adlandırılan başlangıç fazı Dst indeksinin birkaç on dakika içinde 20 nT’dan 50 nT’a artışının olduğu durumlarda oluşabilir. Ancak tüm jeomanyetik fırtınalar bu başlangıç fazına sahip olmadığı gibi böylesine her ani artışın sonunda böyle bir jeomanyetik fırtına oluşmayabilir. İkinci bir faz ise ana fazdır. Jeomanyetik fırtınanın bu fazında Dst indeksi -50 nT’dan başlayarak azaldığı durumlar için tanımlanır. Dst indeks aralığı, -50 ve -600 nT aralığında iken tipik bir ana fazın süresi 2 ve 8 saat arasındadır. İyileşme fazı da jeomanyetik fırtınaların üçüncü fazıdır. Bu fazda Dst normalleşir ve -20 ve +20 nT aralığına geri döner. Bu iyileşme fazı kısa sürerse eğer 8 saat, uzun sürerse 7 güne kadar sürebilir.
Bir jeomanyetik fırtınanın şiddet büyüklüğü kabaca şöyle sınıflandırılabilir: Orta şiddet bir jeomanyetik fırtınanın Dst indeksi -50 nT ile -100 nT aralığında, yoğun şiddette bir jeomanyetik fırtınada bu aralık -100 nT ile -250 nT aralığında olurken Dst indeksi -250 nT’dan -600 nT’ya kadar olan aralık ise süper fırtına olarak sınıflandırılır. Dolayısıyla spaceweather.com gibi uzay hava durumu hakkında bilgi veren internet sitelerinde jeomanyetik fırtınalarla ilgili haberler okunduğunda haberde verilen Dst indeks değerine göre bu sınıflandırmayı kullanarak yaklaşan jeomanyetik fırtınanın şiddet sınıfını belirleyebilirsiniz.
Tarihte Jeomanyetik Fırtınalar
19. Yüzyılın başlarında bilinen ilk jeomanyetik fırtına gözlendi, etkileri 1806 Mayıs’ından 1807 yılının Haziran ayına kadar sürdü. 21 Aralık 1806’da Auroralar görüldü. 1-2 Eylül 1859 tarihinde kaydedilen en büyük jeomanyetik fırtına gerçekleşti. 28 Ağustos’tan 2 Eylül 1859’a kadar çok sayıda güneş lekesi ve güneş parlamaları gözlendi, en büyük güneş patlaması 1 Eylül 1859’da oldu. Bu olay şimdi 1859 süper jeomanyetik fırtına olarak adlandırılıyor. Bu jeomanyetik fırtınanın Dst indeksi -1750 nT olarak tahmin ediliyor.
Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa’da telegraf telleri elektromanyetik kuvvet ile indüklenerek çeşitli yangınlara neden olmuş. Ayrıca kutuplardan uzak olan Hawaii, Mexico, Küba ve İtalya gibi bölgelerde auroralar yani kutup ışıkları görülmüş.
13 Mart 1989 tarihinde 9 saat boyunca 6 milyon insanın elektriksiz kaldığı birkaç jeomanyetik fırtına yaşandı. Bu fırtına sonucunda Texas’da kutup ışıkları görülmüş. Bu olayın Dst indeksi -589 nT olarak kayıtlara geçmiş. Ayrıca jeomanyetik fırtına Dünya’da etkisini gösterdiğinden dört gün önce güneş tacı kütle atılımları sonucu olarak Güneş üzerinde meydana gelmiş. 2000 ve 2003 yıllarında Dst indeksi -350nT’nın üzerinde jeomanyetik fırtınalar Dünyamız üzerinde etkisini göstermiş.
Jeomanyetik Fırtınaların Etkileri
Radyasyon: Yoğun güneş patlamaları çok yüksek enerjili parçacıkları Güneş’in yüzeyinde uzaya salar. Bu tür parçacıklar memelilerde ve insanlarda radyasyon zehirlenmesine yol açabilir. Dünyamızın atmosferi ve magnetosferi yerkürede yaşayan bizleri bu tür zararlı parçacıklardan korurken uzaydaki astronotlar için radyasyonun dozu öldürücü olabilir. Bu yüksek enerjili parçacıkların canlı hücrelerin içine sızması kanser ve diğer sağlık problemlerin kaynağı olabilir. Bu tür parçacıklara yüksek dozda maruz kalmak anında öldürebilir.
Biyolojik Sistemler: Uluslararası Radyo Bilimi Birliği’nin yaptığı çalışmalara göre jeomanyetik alandaki değişimler biyolojik sistemleri etkilemektedir. Çalışmalar, jeomanyetik alandaki dalgalanmalara insan gibi biyolojik sistemlerin tepki verdiğini gösteriyor. Posta güvercinlerin jeomanyetik fırtınalar sırasında yön bulma yeteneklerinin azaldığı da bilinenler arasında.
Bozulan Elektronik Sistemler ve diğerleri: Kullandığımız haberleşme sistemleri radyo dalgalarının iyonosferde yansıtılmasıyla uzak bölgelere iletilmesini kullanır. Jeomanyetik fırtınalar da iyonosferdeki bu radyo dalgalarını yansıtan iyonlarla kolaylıkla etkileşebilir ve böylece radyo dalgalarının iletimini etkileyebilir. Erken uyarı sistemlerinin yanı sıra bazı askeri tespit etme sistemleri de bu tür güneş aktivitelerinden etkilenebilir. Geçmişte yazımızın başlarında da belirttiğimiz gibi telegraf telleri etkilenirdi, jeomanyetik fırtınalardan. Şimdi telefon telleri aynı şekilde etkilenebilirken yer altındaki fiber optik kablolar bu tür jeomanyetik fırtınalardan etkilenmemekte.
Jeomanyetik fırtınalar sonucunda karasal olmayan telefon, televizyon, radyo ve internet bağlantılarını sağlayan haberleşme uyduları zarar görebilir. 2008 yılında Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi 2012-2013 yılları arasında Güneş aktivitelerinin yoğunlaşacağı dönemde mümkün olan bu tür zararlara ilişkin sonuçları hakkında rapor hazırladı.
Yön bulma sistemleri de GPS, LORAN gibi sinyal yayılımlarından ötürü jeomanyetik fırtınalardan etkilenmektedirler. Bu tür sistemlerin bilhassa yoğun kullanıldığı uçaklar, gemiler konumlarını belirlerken yön bulma sistemlerine başvuruyorlar. Jeomanyetik fırtınalar sırasında yanlış yönlendirmeler, yanlış konumlamalar gibi karışıklıklar meydana gelebilir.
Elektrik güç kaynakları ile dağıtım sistemleri de jeomanyetik fırtınalardan etkilenecek önemli yapılardır.
“Yaklaşan Jeomanyetik Fırtına”
Güneş lekelerinin dönemlik periyoduna göre 2009 yılında NASA Bilim sayfasında yer alan bir blog yazısında yapılan bir yoruma göre 2011 yılı içinde geçtiğimiz aylarda başlayan ve 2013 yılında şiddeti artacak Güneş aktiviteleri sonucunda 1859 yılında yaşandığı gibi büyük bir jeomanyetik fırtınanın kapıda olduğu söyleniyor. Bunun aksini iddia edenlerin de olduğunu söylemekte fayda var. Böylesine bir jeomanyetik fırtınanın gerçekleşmesi durumunda ise yaşanacaklar hiç de kulağa hoş gelmiyor. İlgili yazıdaki yorumlardan biri olan “Mayıs 2013’ü takviminizde not edin ama kalem kullanın” bu yorum gerçekte haklı. Oldukça şiddetli bir jeomanyetik fırtına sadece uyduları, uydularla olan iletişimizi etkilemekle sınırlı kalmayıp elektronik cihazların olumsuz etkilenmesine, elektrik güç dağıtım şebekelerinin zarar görmesine kadar tüm elektronik işlevlerin olduğu araçlarda arızalar oluşturabilecek potansiyelde olabilir. Bu da tabii milyarlarca lira maddi zarara, yangınlara bu sebeple can kaybına da yol açabilir. Olumsuz olmamakla birlikte ülkemizin kuzey kesimlerinde yani 40 derece enlemleri civarında kutup ışıklarını oluşma olasılığı var. Yazı içerisinde de belirttiğimiz gibi jeomanyetik fırtınalar nedeniyle kutup ışıkları ekvatora daha yakın kesimlerde oluşabilmekte. Eşsiz bir resital olabilir…
“-> Bu yazı ücretsiz bilim dergisi NetBilim‘in 10.sayısı olan Haziran2011 sayısında yayınlanmıştır: http://www.netbilim.kuark.org/2011/06/netbilim-dergisi-haziran-2011/ <-”
Gökhan Atmaca / http://twitter.com/kuarkatmaca | http://facebook.com/anadoluca
Gazi Üni. Nanoölçek Aygıtlar ve Taşıyıcı İletimi Grubu – Kuark Bilim Topluluğu
Kaynaklar:
- http://en.wikipedia.org/wiki/Geomagnetic_storm
- http://wwwppd.nrl.navy.mil/prediction/storms.html
- http://www.universetoday.com/77474/magnetic-storm/
- http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2009/29may_noaaprediction/
- foto: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/ast07apr_2m/
