Güneş’in aktivitesi, Güneş’teki zamana ve konuma göre değişir, aynı zamanda güneş minimum ve maksimum aşamalarına bölünebilen 11 yıllık döngü ile karakterize edilir. Güneş lekeleri ve güneş radyo akışı gibi diğer güneş endeksleri, güneş aktivitesi döngüsünün ana göstergeleri olarak görülür. Üzerinde fotosferik parlak arka plana karşı koyu lekeler olarak görülen geçici olgudur. Son iki yüzyılda yapılan gözlemler, güneş lekelerinin sayısının periyodik olarak değiştiğini ve yaklaşık her 11 yılda bir minimumdan maksimuma doğru hareket ettiğini göstermiştir. En son güneş döngüsü (döngü 24) 2014 yılı civarında zirveye ulaşmıştır. Güneş aktivitesi düşüşte olduğundan 2019 yılının sonlarında veya 2020’de minimuma ulaşması öngörülmüş, ancak güneş maksimumunun 2023 ile 2026 arasında gerçekleşmesi beklenmektedir.
Güneş maksimum sırasında uzay ortamını etkileyen güneş parçacığı olaylarına ve jeomanyetik fırtınalara neden olan yüksek hızlı güneş rüzgâr akımları, güneş patlamaları ve koronal kitle püskürtmeleri gibi güneş enerjisi olayları daha sık görülür. Bu nedenle, döngünün bu aşamasında atmosfer ve hava bazlı teknoloji üzerindeki etkilerinin, azalan veya minimum aşamadan daha yüksek olması beklenir. Güneş olayları ve ilişkili olgular, uzaydan gelen galaktik kozmik ışına ek olarak, uzay radyasyon ortamını oluşturan yakın uzayda hapsolmuş ve geçici enerjik parçacıklara katkıda bulunur.
Yakalanan Parçacıklar
Güneş rüzgârından gelen yüklü parçacıklar Dünya’nın manyetik alanıyla karşılaştığında ve etkileşime girdiğinde, onu güneşe doğru sıkıştırarak manyetosferi oluşturur. Bu senaryo, yay şoku olarak bilinen süpersonik bir şok dalgası yaratır. Güneş rüzgârı, iç manyetosferin gece tarafını sürükler ve bu uzantı, manyeto kuyruk olarak bilinir. Manyetosfer, yüklü parçacıklar tarafından sürekli olarak bombardımana tutulmasına rağmen, yön değiştirirler ve bölgeye kolayca giremezler. Ancak, bazı parçacıklar kutup bölgesinden girerler ve Dünya’nın manyetik alanında hapsolurlar. Kapana kısılmış parçacıklar, Van Allen radyasyon kuşakları olarak adlandırılan Dünyayı çevreleyen iki halka şeklindeki manyetik halkadan birinde bulunur. İç kuşak, 10 mega elektron voltajı aşan enerjilere sahip oldukça kararlı bir proton popülasyonu ve dış kuşak esas olarak 10 mega elektron volta kadar enerjili elektronları içerir.
Kemerleri oluşturan yüklü parçacıklar, Dünya’nın manyetik kuvvet çizgileri boyunca dolaşırlar. Bu kuvvet çizgilerinin ekvatorun üstündeki alandan Kuzey Kutbu’na, Güney Kutbu’na kadar uzandığı ve daha sonra Ekvator’a geri döndüğü bilinmektedir. İç Van Allen kuşağının, Brezilya kıyılarının açıklarında güney Atlantik Okyanusu üzerinde atmosferin üst bölgesine yaklaşık 200 km kadar inen bir kısmı vardır ve bu bölge, Güney Atlantik Anomalisi olarak bilinir. Eğim, Dünya’nın manyetik ekseninin dönme ekseninden yaklaşık 11 ° eğimli olmasından kaynaklanır ve manyetik alanın merkezi, Dünya’nın coğrafi merkezinden 280 mil uzaktadır. Uzay uçuşu görevleri sırasında maruz kalınan radyasyona maruz kalmanın en büyük kısmı Güney Atlantik Anomalisinden geçişten kaynaklanmıştır. Düşük eğimli uçuşlar tipik olarak Güney Atlantik Anomalisinin bir bölümünü günde altı veya yedi defaya kadar kat eder.
Geçici Parçacıklar
Geçici parçacıklar veya radyasyon ortamları, gezegenler arası ve Dünya’ya yakın uzay bölgelerindeki güneş rüzgârı, güneş patlamaları, koronal kitle püskürtmeler ve galaktik kozmik radyasyon gibi güneş olaylarından kaynaklanan parçacıklardan oluşur. Ayrıca Güneş rüzgârı, dışarıdan monte edilmiş uzay aracı bileşenlerini önemli ölçüde etkileyebilen, nispeten düşük enerjili elektronlardan ve protonlardan oluşur. Güneş patlamaları ayrıca genel iyonlaştırıcı radyasyon seviyesine önemli bir katkıda bulunur. Bir güneş patlaması, gezegenler arası uzayda parlamanın zirvesinden 30 dakika sonra Dünya’ya ulaşabilen enerjik parçacıkları veya protonları yayabilir ve hızlandırabilir.
Koronal kitle püskürtmeler güneş rüzgârına yayılabilir ve şokları tetikleyebilir, bu da güneş enerjili parçacıkları hızlandırır ve ayrıca heliosfere giren galaktik kozmik ışınları saptırır. Koronal kitle püskürtmeleri, jeomanyetik fırtınalara ve diğer ilişkili olaylara neden olarak, uydu sistemlerini etkileyebilecek jeo uzay ortamında olumsuz sonuçlarla birlikte büyük ölçekli rahatsızlıklara yol açabilir.
Galaktik Kozmik Radyasyon
Galaktik kozmik radyasyonlar doğrudan Güneşe bağlı olmadıklarından güneş sisteminin dışından gelirler. Galaktik kozmik ışınları, tek bir protondan bir uranyum çekirdeğine kadar değişen iyonize atomlardan oluşur. Bu parçacıkların akı seviyesi çok düşüktür. Buna karşın, ışık hızına çok yakın bir hızda hareket ettikleri ve bir kısmı demir gibi çok ağır elementlerden oluştuğu için maddeden geçerken yoğun iyonlaşma üretirler. Kozmik ışınların enerjisi genellikle mega elektron volt veya giga elektron volt birimlerinde ölçülür. Çoğu galaktik kozmik ışınlarının 100 mega elektron volt ile 10 giga elektron volt arasında enerjileri vardır. Kozmik ışınlar, esasen periyodik tablodaki tüm elementleri içerir, yani yaklaşık % 85 proton, % 14 alfa parçacığı ve % 1 ağır çekirdek.
Dünyanın manyetik alanı, öncelikle eğime ve ikincil olarak yüksekliğe bağlı olarak hem kozmik hem de güneş parçacıklarına karşı doğal koruma sağlar. Eğim kutup bölgelerine doğru oraya ulaştığında, bir uydu jeomanyetik alan çizgilerinin korumasının dışındadır. Kutupsal yörüngelerde çökeltici elektronlar olarak bilinen yoğun enerjik elektron akışları, manyetik alan çizgileri boyunca yayılarak aurorayı oluşturur ve yükseklik arttıkça, bu parçacıklara maruz kalma giderek artar.
Uzay Radyasyon Ortamının Dünya Yakınındaki Uyduların Çalışmasına Etkisi
Uzay radyasyon ortamının dinamiklerinin ve ilgili etkilerin anlaşılması, uyduların çalışacak şekilde tasarlandığı iyonosferik plazma ortamında uydu tasarımı ve çalışması için kritik öneme sahiptir. Bununla birlikte uzay havası veya uzay radyasyon ortamı ile ilişkili, uydu anormalliklerine dair belgelenmiş vakalar veya kanıtlar vardır. Lucci ve ekibi tarafından uzay aracı anormalliklerinin büyük bir kısmı ile uzay hava durumu bozulmaları arasındaki bağlantı ölçülerek doğrulanmıştır. 1971 ile 1994 yılları arası yani 23 yıllık bir süre içinde, farklı yörüngelerdeki 220 uydu tarafından kaydedilen yaklaşık 5700 anormallikten oluşan geniş bir veritabanı derlenmiştir. Bu derleme bulguları, çok yoğun akıların, uydular tarafından yüksek irtifada ve yakın kutup yörüngelerde kaydedilen anormalliklerle ve çok daha küçük ölçüde de sabit yörüngelerdeki anormalliklerle bağlantılıdır.
Ayrıca enerjik elektron akıları> 10 8 cm yüksek olduğu bildirilmiştir. -2 d -1 sr -1 uydu anomalileri jeostasyoner ve düşük yükseklikte meydana gelen günlerde Geostationary Operasyonel Çevre Uydular (GOES) olarak kabul edilir. 22 ve 23 Mart 1991 yılında, şiddetli jeomanyetik fırtınalarla sonuçlanan yoğun bir güneş olayı meydana gelmiştir. Yüksek enerjili güneş radyasyonuna sahip bu güçlü güneş patlaması olayı, GOES-6 ve -7 uydularında yüksek enlem noktadan noktaya iletişimde kesintiye ve güneş paneli bozulmasına neden olmuştur. Ayrıca GOES-7’nin 3 yıla kadar beklenen ömrünü azalttığı tahmin edilmektedir. Olay sırasında, yüksek enerjili güneş parçacıkları, uzay araçları tarafından kaydedilen tek olaylı bozulmaların sıklığını da artırmıştır. GOES-6 ve -7 dâhil olmak üzere altı taneye kadar sabit uydu, izleme ve veri aktarma uydusu -1, olayın ana aşamasında yaklaşık 37 bildirilen tek olaylı çökme vakasına sahiptir.
Eylül 2009 yılında, Güney Afrika‘daki SumbandilaSat’ın (düşük Dünya yörüngesinde), fırlatılmasından kısa bir süre sonra radyasyona bağlı bir güç dağıtım arızası yaşadığı, bunun Z ve Y ekseni çarkını kalıcı olarak çalışmaz hale getirdiği bildirilmiştir. Bununla birlikte, uydu, tamamen başarısız olduğu 25 Ağustos 2011 tarihine kadar bir teknoloji göstericisi olarak çalışmaya devam etmiştir. Başarısızlığı yine, uydunun yerleşik bilgisayarının yer istasyonundan gelen komutlara yanıt vermeyi durdurmasına neden olan güneş fırtınasına atfedilmiştir. 5 Nisan 2010 yılında, Galaxy 15 uzay aracının (jeosenkron irtifalarda) herhangi bir yer komutuna yanıt vermeyi durdurmasına neden olan bir anormallik yaşadığı bildirilmiştir. Arıza, uzay aracı temel bant iletişim birimi içindeki sahada programlanabilir kapı dizisinin kilitlenmesine yol açan yerleşik bir elektrostatik boşalmaya neden olduğu bildirilmiştir. Uzay aracının alt fırtına enjekte edilen enerjik parçacıklarla etkileşimi, uzay aracı yüzey ve derin dielektrik şarjı yaşadıktan sonra elektrostatik boşalmaya neden olmuştur. Uzay havasına atfedilen diğer birçok uydu anomalisi ve kayıp vakasının kısa bir dokümantasyonu birkaç literatürde bulunmaktadır.
Kaynakça:
nap.edu/read/11760/chapter/4
nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/nasa_space_radiation_ebook_0.pdf
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu