Dünya’mız artık daha fazla kötü haberi hak etmiyor; fakat ne yazık ki iklim değişikliklerine bağlı olarak her gün tehdit altında. Bir de uzun süredir yaşadığımız salgın, geçtiğimiz günlerde gerçekleşen ciğerlerimizi yakan yangınlar ve bunun getirdiği küresel ölçekli sorunlar derken her gün yeni bir kötü habere uyanıyoruz. Şimdi dahası da var: Geçtiğimiz yıl Güneş, 2025’te zirve yapması beklenen 11 yıllık yeni döngüsüne başladı. Birkaç ay önce Güneş’in yüzeyinden milyonlarca ton süper sıcak gaz Dünya’ya doğru fırlatıldı.
Resmi olarak “koronal kitle atımı” olarak bilinen olay, gezegene ciddi zarar verecek kadar güçlü değil. Ancak gezegenimizde yıllardır görülen en güçlü jeomanyetik fırtınayı başlattı. Pek çok insan bunu hissetmedi bile. Fakat bilim insanları, bunun gelecekte endişe verici bir eğilime işaret ettiğine inanıyorlar. Çünkü Güneş yıllarca uykuda kaldıktan sonra şimdi uyandı.
Esasen Güneş fırtınalarının ve etkilerinin önümüzdeki yıllarda daha yaygın hale gelmesi bekleniyor. Bu tür Güneş fırtınaları gezegenimizde en son 17 yıl önce görülmüştü. Teknolojiye olan bağımlılığımız son yirmi yılda oldukça arttığı için bilim insanları, güneş fırtınalarındaki sürekli artışın küresel ölçekte teknolojiyi bozabileceğinden korkuyorlar. Bu konuyu ayrıntılamadan önce, Güneş hakkındaki teknik bilgilere bir bakalım.
Güneş Hakkındaki Teknik Bilgiler
Güneş, Güneş sistemimizin merkezinde bulunan manyetik bir değişken yıldızdır. Güneş’in Dünya’ya uzaklığı yaklaşık 93 milyon mildir. Bu mesafede ışık, Güneş’ten Dünya’ya yaklaşık 8 dakika 19 saniyede ulaşır. Güneş, Dünya’nın yaklaşık 109 katıdır ve 865.000 mil çapındadır.
Dünya’nın yaklaşık 330.000 katı olan kütlesi, Güneş Sistemi’nin toplam kütlesinin yaklaşık %99.86’sını oluşturur. Güneş’in kütlesinin yaklaşık dörtte üçü hidrojenden, geri kalanı ise çoğunlukla helyumdan oluşur. %2’den azı oksijen, karbon, neon, demir vb. olmak üzere daha ağır elementlerden meydana gelir. Güneş ne katı ne de gazdır, aslında plazmadır. Bu plazma, yüzeyin yakınında hafif ve gaz halindedir; ancak Güneş’in füzyon çekirdeğine doğru daha yoğun hale gelir.
Resimde görüldüğü gibi Güneş altı katmana ayrılabilir. Merkezden dışarıya, Güneş’in katmanları şu şekildedir: çekirdek (Güneş’in yarıçapının en iç çeyreğini kaplayan), ışınımsal bölge ve konvektif bölgeden oluşan güneş iç kısmı, sonra görünür yüzeyde fotosfer, kromosfer ve son olarak en dış katman olan korona gelir.
Güneş, çoğu yıldız gibi, bir ana dizi yıldızıdır ve bu nedenle enerjisini, hidrojen çekirdeklerinin helyuma nükleer füzyonuyla üretir. Güneş, çekirdeğinde her saniye 430-600 milyon ton hidrojeni birleştirir. Güneş’in sıcak koronası uzayda sürekli olarak genişler ve Güneş rüzgârını yaratır. Bu, yaklaşık 100 astronomik birimde, heliopause kadar uzanan (güneş enerjisinin nerede bittiği ve yıldızlararası uzayın nerede başladığına dair sınır) yüklü bir parçacık akımıdır.
Güneş rüzgârının oluşturduğu yıldızlararası ortamdaki kabarcık olan heliosfer, Güneş Sistemi’ndeki en büyük sürekli yapıdır. Güneşimiz gibi yıldızlar dokuz ila on milyar yıl boyunca parlar. Ay kayalarının yaşına bakılırsa Güneş yaklaşık 4,5 milyar yaşındadır. Bu bilgilere dayanarak, mevcut astrofizik teori, Güneş’in yaklaşık beş milyar (5,000.000.000) yıl içinde bir kırmızı dev olacağını tahmin ediyor.
Güneş Patlamaları Nedir ve Nasıl Oluşur?
Güneş patlaması, güneş lekeleriyle ilişkili manyetik enerjinin salınmasından gelen yoğun bir radyasyon patlamasıdır. İşaret fişekleri, Güneş sistemimizin en büyük patlayıcı olaylarıdır. Güneş’te parlak alanlar olarak görülürler ve dakikalarca ya da saatlerce sürebilirler. Spektrumun her dalga boyunda, en fazla saldığı fotonlar (veya ışık) tarafından tipik olarak bir Güneş patlaması görürüz. Parlamaları izlememizin başlıca yolları X-ışınları ve optik ışıktır. Parlamalar ayrıca parçacıkların (elektronlar, protonlar ve daha ağır parçacıklar) hızlandırıldığı yerlerdir.
CME (Coronal Mass Ejection – Koronal Kütle Atımı), Güneş Rüzgarının ani olarak artmasına neden olan patlamalardır. Patlamada dış güneş atmosferi olan koronada bulunan hafif izotoplar ve plazma Güneş manyetik alanı boyunca uzaya yayılır. Büyük bir CME patlaması hızı saatte birkaç milyon mil civarında olan bir milyar ton madde içerir. Güneş enerjisi, gezegenler arası ortamdan dışarı akar ve yoluna çıkan herhangi bir gezegeni veya uzay aracını etkiler.
Koronal Delikler nedir?
Koronal delikler, Güneşin X-ışınlarında gözlenmesi sırasında geniş kara delikler halinde görülen, aylar hatta yıllarca sürebilen değişken Güneş olaylarıdır. Diğer bir deyişle Koronal delikler, manyetik alanın uzaya doğru kaçtığı korona alanlarıdır. Bu delikler, Güneş’in yüzeyindeki tek kutuplu manyetik alanların büyük hücrelerinde kök salmıştır. Alan çizgileri Güneş sisteminin çok ötesine uzanır. Bu açık alan çizgileri, yüksek hızlı Güneş rüzgârının sürekli dışarı akışına izin verir. Koronal delikler, solar maksimumu takip eden yıllarda en çok sayıda olma eğilimindedir.
Jeomanyetik fırtına nedir?
Dünyanın manyetosferi, manyetik alanımız tarafından oluşturulur. Bu bizi Güneş’in yaydığı parçacıkların çoğundan korur. Bir CME veya yüksek hızlı akış Dünya’ya ulaştığında manyetosfere çarpar. Gelen Güneş manyetik alanı güneye doğru yönlendirilirse, Dünya’nın zıt yönlü manyetik alanı ile güçlü bir şekilde etkileşime girer. Dünya’nın manyetik alanı daha sonra bir soğan gibi soyulur. Bu da Güneş rüzgârı parçacıklarının, kutupların üzerinden atmosfere çarpmak için alan çizgilerinden aşağı akmasına izin verir. Dünya yüzeyinde bir manyetik fırtına, Dünya’nın manyetik alan gücünde hızlı bir düşüş olarak görülür. Bu azalma yaklaşık 6 ila 12 saat sürer, ardından manyetik alan birkaç günlük bir süre içinde kademeli olarak iyileşir.
Güneş lekesi nedir?
Güneş yüzeyindeki karanlık alanlar olan Güneş lekeleri, sürekli değişen güçlü manyetik alanlar içerir. Orta büyüklükte bir güneş lekesi yaklaşık olarak Dünya kadar büyüktür. Güneş lekeleri günler veya haftalar içinde ortaya çıkar ve yok olur. Güneş yüzeyinden güçlü manyetik alanlar ortaya çıktığında, alanın 6000 °C’lik bir değerden yaklaşık 4200 °C’ye kadar hafifçe soğuması sırasında meydana gelirler. Bu alan, Güneş’in çok parlak fotosferinin aksine karanlık bir nokta olarak görünür. Dünyadan gözlendiğinde lekelerin Güneş yüzeyi ile birlikte bir tam dolanımları ortalama 27 gün sürmektedir. Güneş ekvatoru civarında görülen lekeler kutuplar civarında görülenlerden daha hızlı dolanım hızına sahiptirler.
Güneş, yaklaşık olarak her 11 yılda bir tekrar eden yüksek ve düşük aktiviteli döngülerden geçer. 9 yıl kadar kısa ve 14 yıl kadar uzun döngüler de gözlenmiştir. Güneş lekesi döngüsü, Güneş’teki değişiklikleri işaretlemek için kullanışlı bir yoldur. Son 300 yılda ortalama güneş lekesi sayısı, 11 yıllık (ortalama) bir Güneş lekesi döngüsünde düzenli olarak arttı ve azaldı.
Solar maksimum ve solar minimum nedir?
Güneş lekelerinin sayısının en düşük olduğu birkaç Dünya yılı dönemini solar minimum denir. Bu dönemde Güneş lekesiz olur. Solar maksimum ise Güneş lekelerinin en çok olduğu yıllarda meydana gelir. Solar maksimum sırasında, Güneş üzerindeki aktivite ve uzay havasının karasal ortamımız üzerindeki etkileri yüksektir.
Richard C. Carrington gözlemiyle kaydedilen ve tarihe Carrington Olayı olarak geçen en büyük Güneş fırtınası kayıtlarından bir örnek
Güneş fırtınalarının görülen etkilerinin Dünya’daki bazı örnekleri nelerdir?
Bilinen en büyük Güneş patlaması, 28 Ağustos 1859’da gerçekleşti. Richard C. Carrington tarafından gözlemlendiği için Carrington Olayı bazen de 1859 tarihli Süper Güneş Fırtınası olarak adlandırılır. Eşlik eden koronal kütle atımı (CME), normalde üç veya dört günde ulaşacağı yerde, 17 saat gibi kısa bir sürede Dünya’ya geldi. Kaydedilen en büyük jeomanyetik fırtına oluştu. Aurorae adıyla bilinen kuzey ışıkları Dünya’nın birçok yerinde görüldü. Avrupa ve Kuzey Amerika’daki telgraf sistemleri çöktü.
İnsanlı bir uzay görevi sırasında büyük bir Güneş fırtınası gerçekleşmedi. Ancak yine de önemli bir olay, 7 Ağustos 1972’de Apollo 16 ve Apollo 17’nın hazırlıkları arasında görüldü. Parçacıkların dozu, Dünya’nın koruyucu manyetik alanının dışındaki bir astronota çarpabilirdi. Neyse ki bu olay görevler esnasında gerçekleşmediği için yaşamsal tehdit oluşturmadı.
Uzay hava olaylarının en iyi bilinen örneklerinden biri, 13 Mart 1989’da Hydro-Québec güç ağının jeomanyetik olarak indüklenen akımlar (GIC’ler) nedeniyle çökmesidir. Bir trafo arızasının neden olduğu bu olay, 9 saatten fazla süren ve 6 milyondan fazla insanı etkileyen genel bir elektrik kesintisine yol açtı. Bu olaya neden olan jeomanyetik fırtınanın sebebi, 9 Mart 1989’da Güneş’ten fırlatılan bir koronal kütle atımıydı.
Bugün böyle güçlü bir güneş fırtınası olsaydı ne olurdu? Güçlü bir Güneş fırtınası tekrar meydana gelir mi?
Bu soruların cevaplarını kimse kesin olarak bilmiyor. Ancak bilim insanları Sten Odenwald ve James Green özellikle 2008’den bu yana olasılığın giderek daha fazla arttığını dile getiriyor. 2012’de Space Weather dergisinde yayın yapan bir başka grup bilim insanı, Yeni Zelanda’daki 2001 elektrik kesintisinin bir Güneş fırtınasından kaynaklandığını öne sürdüler. Bu sonuç eğer doğruysa özellikle önemlidir. Çünkü Yeni Zelanda yüksek bir enlemde değildir (örneğin Québec’in olduğu gibi). 2012’de yayınlanan bu çalışma, güneş fırtınası etkilerinin orta enlemlere ulaşabileceğini gösteriyor. Bilim insanları – örneğin Uzay Hava Tahmin Merkezi’nde – Güneş’i hem uzaydan hem de Dünya yüzeyinden sürekli olarak izliyorlar. Dünya’yı etkileme potansiyeli olan bir Güneş fırtınası meydana geldiğinde, bunu görüyorlar.
Büyük bir Güneş fırtınası tehlikesi altında mıyız?
Bazı bilim insanları böyle olduğunu söylüyor. Bu nedenle hükümetler ve bilim insanları, Güneş’ten gelen bu kadar güçlü etkilere karşı koymaya yardımcı olacak sistemler ve prosedürler oluşturmak amacıyla bu konuya daha fazla dikkat etmeye başlıyorlar. Geçtiğimiz 15 yıl içinde ABD ve Birleşik Krallık; havayolları, elektrik şebekeleri, uydu sahipleri ve Güneş patlamaları tarafından tehdit edilen diğer herkes için Güneş’ten neler gelebileceğine dair günlük görünümler sunan uzay hava durumu tahmin merkezleri kurdu.
Güneş fırtınalarının etkileri nelerdir?
Güneş fırtınaları, Dünya yüzeyindeki insanlar için tehlikeli değildir. Patlamalardan kaynaklanan zararlı radyasyon, yerdeki insanları fiziksel olarak etkilemek için Dünya atmosferinden geçemez. Öte yandan Güneş fırtınaları teknolojilerimiz için tehlikelidir. Bir CME, Dünya atmosferine çarptığında Dünya’nın manyetik alanında geçici bir bozulmaya neden olur. Dolayısıyla etkilenmemiz için, Güneş fırtınasının Güneş’in Dünya’ya bakan tarafında gerçekleşmesi gerekir.
Güneş üzerindeki fırtına, Dünya’da jeomanyetik fırtına olarak bilinen bir tür fırtınaya neden olur. Eğer Dünya bir CME’nin yolundaysa yüklü parçacıklar atmosferimize çarpar. Bu yörüngedeki uyduları bozabilir ve hatta yüksekten uçan uçakları radyasyona maruz bırakabilir. Telekomünikasyon ve navigasyon sistemlerini bozabilirler. Elektrik şebekelerini etkileyebilir. Gözlemlenen olası bir Güneş fırtınasında CME’nin Dünya’ya ulaşması genellikle birkaç gün sürer. Büyük bir CME yoldayken, uyduların sistemlerini kapatmak mümkündür ve böylece uydular güvende kalır. Benzer şekilde, önceden uyarı ile Dünya tabanlı elektrik şebekeleri, ekstra topraklama sağlayacak şekilde yeniden yapılandırılabilir.
Unutmayalım ki, Güneş ve Dünya ortaya çıktığından beri Güneş’teki fırtınaların milyarlarca yıldır meydana geldiğine inanmamız için her türlü neden var. Eğer öyleyse, dünyadaki tüm yaşam onların etkisi altında evrimleşmiştir. Ancak uzayda Güneş fırtınası gerçekten tehlikeli olur. Güneş enerjili parçacıklar, yüksek enerji yüklü parçacıklardır. Bu parçacıklara maruz kalmak radyasyon zehirlenmesine neden olur. Astronotlar için büyük dozlara maruz kalmak ölümcül bile olabilir.
Radyasyon kuşağı geliştirmeleri sırasında uzay aracının enerjik parçacıklara maruz kalması, geçici operasyonel anormalliklere ve kritik elektronik yüzeylere zarar verir. Güneş dizilerini bozar ve görüntüleyiciler ile yıldız izleyiciler gibi optik sistemlerde körlüğe neden olur.
Sonuç Olarak
Güneş fırtınaları doğal bir olaydır. Milyarlarca yıldır oluyorlar. Bizler için tehlikeli değiller. Ancak, güç şebekeleri ve Dünya’nın yörüngesindeki uydular gibi bazı dünyevi teknolojileri etkileyebilirler. Yani olası bir güçlü Güneş patlaması milyonlarca insanı elektriksiz bırakabilir! Sosyal medya kullanılmadan bir gün geçirmek mi? Sanırım pek çok insanın en büyük kâbusu fırtına zamanında bu olacaktır. Bununla birlikte, Güneş fırtınaları hakkında çok fazla endişelenmemize gerek yok muhtemelen. Zira çivisini çıkardığımız Dünya’mız için odaklanmamız gereken küresel ölçekli iklim krizi gibi daha büyük sorunlarımız var.
Kaynakça:
- Solar Storm and Space Weather (Erişim Tarihi: 31.06.2021) NASA
- Safety National Program Types of Space Weather Storms. (Erişim Tarihi: 31.06.2021) https://www.weather.gov
- Bracing the Satellite Infrastructure for a Solar Superstorm. (Erişim Tarihi: 31.06.2021) https://www.scientificamerican.com
- Sun has awoken and sent solar storms Earth’s way. What are the dangers? (Erişim Tarihi: 01.07.2021) Sun has awoken and sent solar storms Earth’s way. What are the dangers?, Science News | wionews.com
- Solar storms are back, threatening life as we know it on Earth. (Erişim Tarihi: 04.07.2021) Solar storms are back, threatening life as we know it on Earth (phys.org)
- Are Solar Storms Dangerous To Us? (Erişim Tarihi: 04.07.2021) Are solar storms dangerous to us? | Space | EarthSky
Matematiksel
