Sa tehnologijom koja je sve više ugrađena u naš svakodnevni život, postaje sve važnije razumeti svemirsko vreme i njegov uticaj na tehnologiju.
Kada neko čuje „svemirsko vreme“, obično pomisli na ogromne eksplozije na Suncu – koronalna masa izbačena ka Zemlji, stvarajući prelepe prikaze aurore.
Međutim, ne počinje svako svemirsko vreme na suncu.
Vulkanska erupcija u Tongi u januaru 2022. bila je toliko velika da je stvorila talase u gornjim slojevima atmosfere koji su činili sopstveni oblik svemirskog vremena.
Bila je to jedna od najvećih eksplozija u modernoj istoriji i uticala je na GPS širom Australije i jugoistočne Azije. Kao što opisujemo u našoj novoj studiji u časopisu Space Veather, erupcija je izazvala super „plazma mehur“ iznad severne Australije koji je trajao satima.
Iako većina ljudi ima GPS prijemnik (sistem globalnog pozicioniranja) na svojim uređajima (kao što su satelitski sistemi i pametni telefoni), malo njih zna kako GPS zapravo funkcioniše.
U suštini, naši uređaji slušaju radio signale koje emituju sateliti koji kruže oko Zemlje. Koristeći te signale, oni izračunavaju svoju lokaciju u odnosu na satelite, omogućavajući nam da se orijentišemo i pronađemo obližnji pab ili kafić. Satelitski snimci erupcije vulkana Hunga Tonga. Zasluge: Slika NASA-ine zemaljske opservatorije Džošue Stivensa koristeći GOES slike ljubaznošću NOAA i NESDIS-a
Na radio signale koje primaju naši uređaji utiču Zemljina atmosfera (posebno sloj koji se zove jonosfera), što degradira tačnost lokacije. Uobičajeni uređaji su tačni samo do desetina metara.
Međutim, novi i poboljšani precizni sistemi za satelitsko pozicioniranje, koji se koriste u rudarstvu, poljoprivredi i građevinskoj industriji, mogu biti precizni do deset centimetara. Jedina kvaka je da ovim sistemima treba vremena da se zaključaju na svojoj lokaciji, a to može potrajati trideset minuta ili više.
Ovo precizno satelitsko pozicioniranje funkcioniše tako što precizno modeluje greške koje izaziva Zemljina jonosfera. Ali kad god se jonosfera poremeti, ona postaje komplikovana i teško je modelirati.
Na primer, kada se dogodi geomagnetna oluja (poremećaj u solarnom vetru koji utiče na magnetno polje Zemlje), jonosfera postaje turbulentna i radio talasi koji putuju kroz nju se raspršuju – poput vidljive svetlosti koja se savija i raspršuje kada gleda dole u jezero u promenljivim uslovima. Kako funkcioniše GPS?
Nedavne studije su pokazale da je erupcija vulkana Hunga Tonga-Hunga Ha’apai izazvala nestabilne uslove u jonosferi koje su trajale nekoliko dana. Veličina talasa koje je generisala u jonosferi bila je slična veličini talasa stvorenih geomagnetnim olujama.
Dok su ovi talasi uticali na GPS podatke širom sveta danima nakon erupcije, njihov uticaj na pozicioniranje bio je prilično ograničen u poređenju sa drugom vrstom poremećaja u jonosferi – „super plazma mehurom“ koji se formirao nakon erupcije.
Jonosfera je sloj Zemljine atmosfere na visinama od približno 80-800 km. Sastoji se od gasa sa puno električno naelektrisanih čestica, što ga čini „plazmom“.
Zauzvrat, mehurići ekvatorijalne plazme su poremećaji plazme u jonosferi koji se prirodno javljaju noću iznad regiona niske geografske širine.
Takvi mehurići plazme se javljaju redovno. Nastaju zbog fenomena koji se naziva „generalizovana Rejli-Tejlorova nestabilnost“. Slično je onome što se dešava kada teška tečnost sedi na manje teške tečnosti, a grudice ove lakše tečnosti uzdižu se u tešku tečnost u obliku „mehurića“ (pogledajte video ispod).
Međutim, kada su u pitanju poremećaji u jonosferi, plazma se takođe kontroliše magnetnim i električnim poljima.
Dok se dižu, mehurići plazme formiraju strukture čudnog oblika koje podsećaju na kaktuse ili obrnute korene drveta. Zbog Zemljinog magnetnog polja, ove strukture se šire kako mehur raste iznad ekvatora.
Rezultat je da mehurići na većoj nadmorskoj visini dostižu i veće geografske širine. Tipično, mehurići plazme dosežu nekoliko stotina kilometara iznad ekvatora, dostižući geografske širine između 15 i 20 stepeni na severu i jugu. „Klasična“ Rejli-Tejlorova nestabilnost u tečnostima.
Naučnici su otkrili super plazma mehur iznad jugoistočne Azije ubrzo nakon erupcije Tonge. Procenjuje se da je slične veličine kao ranije prijavljeni retki super mehurići.
Zemljino magnetno polje je prenelo ovaj poremećaj na jug, gde se zadržalo nekoliko sati iznad Taunsvila u severoistočnoj Australiji.
Do danas, ovo je najjužnije što je bilo koji plazma mehur primećen iznad Australije. Iako su veoma retki, poznato je da su se takvi super mehurići dogodili iznad severne Australije, ali nisu direktno primećeni pre ovog događaja.
Postavljanje GPS stanica širom severne Australije tek je nedavno omogućilo ovu vrstu posmatranja.
Smatra se da su talasi iz erupcije vulkana poremetili vetrove u gornjoj atmosferi, menjajući tok plazme u jonosferi i stvarajući super plazma mehur.
Naša studija je otkrila da je balon izazvao značajna kašnjenja u korišćenju preciznog GPS-a širom severne Australije i jugoistočne Azije. U nekim slučajevima, zaključavanje GPS lokacije je trajalo pet sati duže zbog plazma mehurića.
Iako mnogo razumemo o jonosferi, naša sposobnost da predvidimo njene poremećaje je još uvek ograničena. Imati više GPS stanica ne samo da je korisno za poboljšanje pozicioniranja i navigacije, već i popunjava praznine u praćenju jonosfere.
Erupcija Tonge bila je daleko od tipičnog događaja „svemirskog vremena“ izazvanog suncem. Ali njegov uticaj na gornje slojeve atmosfere i GPS naglašava važnost razumevanja kako okruženje utiče na tehnologije na koje se oslanjamo.
