كيف يؤثر كسوف الشمس على بنية وديناميكية الغلاف الجوي العلوي للأرض
يعد كسوف الشمس حدثا فريدا ومثيرا يشمل الأرض والقمر والشمس. وفي أثناء الكسوف، يغطي القمر الشمس كليا أو جزئيا. ونتيجة لذلك، يحجب القمر مؤقتا ضوء الشمس القادم نحو الأرض.
ويمكن أن يكون لكسوف الشمس تأثير ملحوظ على بنية وديناميكيات الغلاف الجوي العلوي للأرض، المعروف باسم الأيونوسفير (أو الغلاف الأيوني). ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الانخفاض المفاجئ في الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الغلاف الجوي للأرض أثناء الكسوف.
ونظرا لأن الغلاف الأيوني يحتوي على جسيمات مشحونة (أيونات وإلكترونات)، وهو مسؤول عن عكس وانكسار موجات الراديو، فإن التغييرات في الغلاف الأيوني يمكن أن تؤثر أيضا على الاتصالات الراديوية وأنظمة الملاحة.
كيف يمكن أن يؤثر كسوف الشمس على بنية وديناميكيات الغلاف الأيوني:
- تغيرات التأين: في طبقة الأيونوسفير، يعد الإشعاع الشمسي المصدر الأساسي للتأين، وهي العملية التي تصبح فيها الذرة أو الجزيء مشحونة عندما تكتسب أو تفقد إلكترونات.
وفي أثناء كسوف الشمس، يؤدي انخفاض الإشعاع الشمسي إلى انخفاض التأين، خاصة في منطقة الأيونوسفير على ارتفاع نحو 37 إلى 56 ميلا. وهذا الانخفاض في التأين يمكن أن يسبب انخفاضا مؤقتا في كثافة الإلكترونات في الأيونوسفير.
- التغيرات في درجات الحرارة: يمكن أن يؤدي انخفاض الإشعاع الشمسي أثناء الكسوف إلى تبريد الغلاف الجوي العلوي. وقد يؤثر هذا التبريد على بنية درجة حرارة الغلاف الأيوني، ما قد يسبب تغيرات في كثافات الغلاف الأيوني وارتفاعاته.
- اختلافات كثافة الإلكترون: يمكن أن يؤدي انخفاض التأين والتبريد أثناء الكسوف إلى انخفاض كثافة الإلكترون في طبقة الأيونوسفير. ويؤثر ذلك على انتشار موجات الراديو، خاصة في نطاق التردد العالي (أو HF)، الذي يعتمد على الانعكاس الأيوني للاتصالات لمسافات طويلة.
- شذوذ الغلاف الأيوني: يمكن أن تؤدي التغيرات المفاجئة في ظروف طبقة الأيونوسفير أثناء الكسوف إلى تكوين شذوذ في الغلاف الأيوني، مثل الثقوب الأيونوسفيرية (ionospheric holes) أو النضوب (depletions). ويمكن أن تؤدي هذه الحالات الشاذة إلى تعطيل الإشارات اللاسلكية وأنظمة الملاحة GPS، ما يؤثر على الاتصالات والملاحة في المناطق المتضررة.
- تأثيرات الانتشار: يمكن لظروف الغلاف الأيوني المتغيرة أثناء الكسوف أن تغير كيفية انتشار موجات الراديو عبر الأيونوسفير. ويمكن أن يتسبب ذلك في تلاشي الإشارة وامتصاصها وانكسارها، ما يؤثر على أنظمة الاتصالات عبر الموجات القصيرة والأقمار الصناعية.
ويوفر كسوف الشمس فرصة فريدة للعلماء لدراسة الغلاف الأيوني واستجابته للتغيرات المفاجئة في الإشعاع الشمسي.
ويمكن للعلماء استخدام أدوات مختلفة، مثل المسبار الأيوني، وأجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وأنظمة الرادار، لقياس ومراقبة التغيرات الأيونوسفيرية أثناء الكسوف، ما يساعد على تحسين فهمنا لديناميات الغلاف الأيوني.
وفي حين أن كسوف الشمس يمكن أن يكون له تأثيرات ملحوظة على طبقة الأيونوسفير، إلا أنه عادة ما يكون مؤقتا وموضعيا في المنطقة التي تشهد الكسوف. ويعود الغلاف الأيوني عادة إلى حالته الطبيعية بعد انتهاء حدث الكسوف، وتعود مستويات الإشعاع الشمسي إلى وضعها الطبيعي.
المصدر: phys.org
