العواصف المغناطيسية وتأثيرها على الإنسان

تعرف العواصف المغناطيسية علميا باسم العواصف الجيومغناطيسية كما يمكن أن يطلق عليها باللغة العربية أيضا اسم العواصف الشمسية، وهي اضطراب مؤقت في الطبقة المغناطيسية (Magnetosphere) حول الأرض ينتج عن صدمة موجة رياح شمسية أو مجال غيمة مغناطيسية تتفاعل مع مجال الأرض المغناطيسي.

أنواع الاضطرابات المغناطيسية المسببة للعواصف المغناطيسية

يمكن إرجاع العواصف المغناطيسية إلى سببين رئيسين هما:

• الانبعاث الكتلي الإكليلي أو ما يعرف بالإنجليزية بـCME.
• مجال السرعة العالي أو منطقة التفاعل الدائرية المختلطة أو CIR وهو شعاع عالي السرعة من الرياح الشمسية.

يزداد حدوث العواصف الجيومغناطيسية أو يتناقص وفقا لدورة البقعة الشمسية. علما أن العواصف الناتجة عن الانبعاث الكتلي الإكليلي شائعة أكثر خلال حد الدورة الشمسية الأعلى، بينما تعتبر العواصف التي تنتج عن منطقة التفاعل الدائرية المختلطة شائعة أكثر خلال حد الدورة الشمسية الأدنى.

ظواهر طبيعية ترتبط بالعواصف المغناطيسية

• الجزئية الشمسية النشطة SEP.
• التيّارات المستحثّة جيومغناطيسيا GIC.
• اضطرابات الموجات الأيونوسفيرية التي عادة ما تسبب وميضا على الراديو وأجهزة الرادار.
• اضطرابات في قراءة البوصلة المغناطيسية.
• انخفاض العروض الشفقية على خطوط العرض عن الحد الطبيعي.

تأثير العواصف المغناطيسية على حياة الإنسان

اضطرابات في الأنظمة الكهربائية

يعتقد أن عاصفة مغناطيسية بحجم العاصفة التي ضربت الأرض عام 1859 قد تتسبب بخسارة المليارات وحتى التريليونات من الدولارات على شكل خسائر على الأقمار الاصطناعية وشبكات الطاقة والاتصالات عن طريق الراديو. كما يمكن أن تتسبب بانقطاع التيار الكهربائي على مستوى ضخم جدا على الأرض ويمكن أن يستغرق إصلاح هذا الضرر بالذات أسابيعا كاملة أو حتى أشهرا وقد يصل الأمر إلى سنين من التعتيم. يخشى أن مثل هذه التأثيرات قد تؤثر بشكل كارثي على إنتاج الطعام للبشرية أيضا.

شبكات الطاقة الرئيسية

عندما تتحرك الحقول المغناطيسية بالقرب من مادة ناقلة مثل الأسلاك يتم إنتاج تيار مستحث جيومغناطيسيا في هذا الناقل. ويحدث ذلك على نطاق أكبر بكثير خلال العواصف الجيومغناطيسية، وقد كانت هذه التيارات تؤثر في السابق على خطوط الهاتف والتلغراف قبل التوصل لتقنية الخلايا الضوئية.

وبذلك تتعرض الخطوط الناقلة الطويلة، التي يمكن أن يبلغ طولها كيلومترات عديدة للتلف والضرر نتيجة لذلك. قد يلحق هذا الضرر بالمرافق الأساسية في الصين وأميركا الشمالية وأستراليا وخصوصا في المناطق التي تحوي خطوطا جديدة تتصف بأنها منخفضة المقاومة وذات أحمال أو فولتاج عالي.

شبكات وأجهزة الإتصالات

أنظمة الاتصالات المعاصرة

تعتمد أجهزة وأنظمة الاتصالات ذات التردد 3- 30 ميغاهرتز على طبقة الأيونوسفير لعكس إشارات الراديو لمسافات طويلة. ولهذا السبب من الممكن للعواصف الشمسية التي تحدث في طبقة الأيونوسفير (العواصف الأيونوسفيرية) أن تؤثر على الاتصالات إذ يتم امتصاص بعض الترددات ويتم عكس بعضها الآخر مما يسبب تحميلها بشكل متسارع ومضطرب فتتذبذب الإشارات بمسارات غير متوقعة.

التلفاز والاتصالات قصيرة الموجة

من الممكن أن تتأثر محطات التلفاز والراديو بالنشاط الشمسي هذا ولكن بشكل طفيف. أما الاتصالات بين الأرض والطيران، واليابسة والسفن، واتصالات البث قصير الموجة ومحطات الراديو البسيطة ذات الموجات أقل من 30 ميغاهرتز فهي تتأثر بشكل كبير جراء العواصف المغناطيسية.

خطوط التلغراف

أما بالنسبة لخطوط التلغراف فقد كانت تتأثر في الماضي بالعواصف المغناطيسية لأنها كانت تستخدم سلكا أو خطا واحدا طويلا كسلك البيانات أو المعلومات وكان يمتد على مسافات شاسعة باستخدام الأرض كناقل ارتداد ويتم تغذيتها بتيار مستمر من وحدة تخزين طاقة أو بطارية. كل ما سبق كان يجعل أسلاك التلغراف عرضة للتأثر والذبذبة الناتجة عن التيار الحلقي.

أنظمة الملاحة

تتأثر أنظمة الملاحة المعروفة بالأسماء التالية بالعواصف المغناطيسية:

• نظام الملاحة العالمي الفضائي GNSS.
• نظام ملاحة LORAN.
• نظام الملاحة الذي توقف العمل به حاليا OMEGA.

تتأثر إشارات GNSS عندما تسبب العاصفة المغناطيسية تغيرات مفاجئة في كثافة طبقة الأيونوسفير الجوية مما يسبب تذبذبا أو رفرفة في إشارات القمر الصناعي. يتم دراسة هذا التأثير بشكل موسع أكثر في الوقت الحالي.

تلف مادي في الأقمار الصناعية

تعمل العواصف المغناطيسية وزيادة انبعاث الأشعة فوق البنفسجية على تسخين السطح الخارجي للغلاف الجوي للأرض مما يسبب تمدده. يرتفع الهواء الساخن مما يسبب زيادة كثافة مسار الأقمار الفضائية بشكل حاد. يسبب هذا الأمر بدوره زيادة في الاحتكاك فتتباطأ سرعة القمر الصناعي وقد يخرج عن مساره أيضا. تقع ضحية هذه العواصف وتأثيراتها الأقمار الصناعية ذات المسار القريب من سطح الغلاف الجوي والتي لا تتمكن من زيادة ارتفاعها مما يؤدي إلى سقوطها واحتراقها.

الأشعة وتأثيرها على الإنسان

يقدم الغلاف الجوي وطبقة الماغنيتوسفير حماية جيدة من الأشعة المنبعثة أثناء العواصف المغناطيسية على مستوى سطح الأرض، إلا أن الأمر يختلف بالنسبة لرواد الفضاء الذين قد يتعرضون لتسمم الأشعة. يمكن أن يؤدي اختراق الجزيئات ذات الطاقة العالية للخلايا الحية تلفا في الكروموسومات والسرطان ومشاكل صحية أخرى لدرجة أن جرعات كبيرة من هذه الأشعة قد تكون مميتة بشكل فوري. وتعتبر البروتونات الشمسية ذات الطاقة أعلى من 30 MeV الأكثر خطرا على الإطلاق.

يمكن ملاحظة الأشعة المنبعثة خلال العواصف المغناطيسية كذلك على الارتفاعات الكبيرة حيث تحلق بعض طائرات الركاب. يعتبر هذا الخطر ضئيلا بالنسبة للركاب ومن غير المرجح أن يؤدي إلى مشاكل صحية بالنسبة لهم إلا أن الأمر قد يؤثر سلبا في كوادر الطائرات ولذلك يجب أخذ العواصف المغناطيسية بعين الاعتبار أثناء التفكير في مسار الرحلة واختيار ارتفاع آمن.

الأنظمة الحربية

يمكن أيضا أن تتأثر أنظمة الإنذارات الحربية ذات مجال الموجات العالي بالعواصف المغناطيسية والنشاط الشمسي. يعتمد نظام الرادارات المسمى Over the horizon أو الرادار ما فوق الأفق على ارتداد الإشارات عن طبقة الأيونوسفير لمراقبة إقلاع الطائرات والصواريخ من مسافات بعيدة. أما خلال العواصف المغناطيسية يتأثر هذا النظام بشكل كبير جراء اضطراب موجات الراديو أو ضجيجه. بالإضافة إلى ذلك فإن بعض أنظمة تقفي الغواصات تستخدم التوقيعات أو الهويات المغناطيسية كواحدة من طرق الإدخال بالنسبة لمواقع هذه الغواصات في مخططاتها، تؤثر العواصف المغناطيسية بهذه الهويات ويمكن أن تخفيها أو تغير من إشاراتها.