العواصف الجيومغناطيسية تدمر طبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض

العواصف الجيومغناطيسية تدمر طبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض
العواصف الجيومغناطيسية تدمر طبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض
Anonim

العواصف المغناطيسية الأرضية التي تسبب الشفق القطبي - خطوط جميلة من الضوء الأخضر غالبًا ما تُرى من المناطق القطبية للأرض - تسبب استنفاد طبقة الأوزون في الغلاف الجوي. قد يكون لهذا النضوب آثار على تغير المناخ العالمي ، لذا فإن فهم هذه الظاهرة أمر ضروري.

الآن قامت مجموعة من العلماء بقيادة البروفيسور يوشيزومي ميوشي من جامعة ناغويا (اليابان) بمراقبة وتحليل وفهم أعمق لهذه الظاهرة. نُشرت نتائج البحث في مجلة Nature's Scientific Reports.

في الغلاف المغناطيسي للأرض - منطقة المجال المغناطيسي حول الأرض - تظل الإلكترونات القادمة من الشمس محاصرة. يمكن أن يتسبب التفاعل بين الإلكترونات وموجات البلازما في هروب الإلكترونات المحاصرة ودخولها الغلاف الجوي العلوي للأرض (الغلاف الحراري). هذه الظاهرة ، التي تسمى ترسيب الإلكترون ، هي المسؤولة عن ظهور الشفق القطبي. ومع ذلك ، تظهر الدراسات الحديثة أن هذه الظاهرة مسؤولة أيضًا عن التدمير المحلي لطبقة الأوزون في الغلاف الجوي (تحت الغلاف الحراري) وقد يكون لها بعض التأثير على مناخنا.

علاوة على ذلك ، فإن هذا التدمير لطبقة الأوزون في الغلاف الجوي يمكن أن يحدث على وجه التحديد أثناء الشفق القطبي. وعلى الرغم من أن العلماء درسوا هطول الإلكترون المرتبط بالشفق القطبي ، لم يتمكن أي منهم من معرفة كيفية تسببها في تدمير طبقة الأوزون.

انتهز البروفيسور ميوشي وفريقه الفرصة لتغيير هذا الرأي خلال عاصفة مغنطيسية أرضية معتدلة فوق شبه الجزيرة الاسكندنافية في عام 2017. كانت ملاحظاتهم موجهة إلى "الشفق النابض" (PSA) ، وهو نوع من الشفق الضعيف. أصبحت ملاحظاتهم ممكنة بفضل التجارب المنسقة مع الرادار الأوروبي غير المترابط المبعثر (EISCAT) (على ارتفاع 60 إلى 120 كم ، حيث تنشأ PSA) ، والمركبة الفضائية اليابانية Arase وشبكة من الكاميرات الشاملة.

أظهرت بيانات Arase أن الإلكترونات المحاصرة في الغلاف المغناطيسي للأرض لها نطاق طاقة واسع. كما أشاروا إلى وجود موجات حصان في هذه المنطقة من الفضاء - وهي نوع من موجات البلازما الكهرومغناطيسية. أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أن Arace لاحظ موجات بلازما تسبب في ترسب هذه الإلكترونات في نطاق طاقة واسع ، وهو ما يتوافق مع ملاحظات EISCAT في الغلاف الحراري للأرض.

أظهر تحليل بيانات EISCAT أن الإلكترونات في نطاق واسع من الطاقات ، من عدد قليل من keV (keV) إلى MeV (megaelectronvolt) ، تتسبب في حدوث PSA. تمتلك هذه الإلكترونات طاقة كافية لاختراق غلافنا الجوي على ارتفاع أقل من 100 كيلومتر ، حتى ارتفاع يصل إلى 60 كيلومترًا تقريبًا ، حيث يوجد أوزون الغلاف الجوي. في الواقع ، أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية باستخدام بيانات EISCAT أن هذه الإلكترونات ، عند دخولها طبقة الميزوسفير ، تدمر الأوزون المحلي على الفور (بأكثر من 10٪).

يوضح البروفيسور ميوشي: "تحدث PSA يوميًا تقريبًا ، وتنتشر على مساحات واسعة وتستمر لساعات. لذلك ، يمكن أن يكون استنفاد طبقة الأوزون من هذه الأحداث كبيرًا."

بالحديث عن الأهمية الأكبر لهذه النتائج ، يتابع البروفيسور ميوشي: "هذه مجرد دراسة منفصلة. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات الإحصائية لتأكيد مقدار استنفاد الأوزون الذي يحدث في الغلاف الجوي الأوسط بسبب ترسب الإلكترونات. يؤثر على الحياة الحديثة".

موصى به: