اثری که آزمایش‌های هسته‌ای جنگ سرد بر محیط فضای نزدیک زمین گذاشتند

* جنگ سرد سالهاست که به پایان رسیده، ولی اکنون تاریخچه‌ی آن به دانشمندان شانس خوبی برای شناخت سامانه‌ی فضایی پیچیده‌ای که زمین را در بر گرفته داده است. 

هواشناسی فضا (space weather) که دگرگونی‌های محیط مغناطیسی زمین هم بخشی از آنست، به طور معمول از فعالیت‌های خورشید سرچشمه می‌گیرد، ولی به تازگی داده‌های طبقه‌بندی شده‌ای که درباره‌ی آزمایش‌های هسته‌ای در فراز بالا وجود داشت [و اکنون آزاد شده]، بینش تازه‌ای درباره‌ی سازوکاری که سامانه‌ی مغناطیسی پیرامون زمین را برمی‌آشوبد به دانشمندان داده است. چنین اطلاعاتی می‌توانند پشتیبان تلاش‌های ناسا برای محافظت از ماهواره‌ها و فضانوردان در برابر تابش‌های طبیعی فضا باشند.

فعالیت‌های انسانی در دوران جنگ سرد بر شرایط فضای نزدیک زمین نیز تاثیر می‌گذاشت

از سال‌ ۱۹۵۸ تا ۱۹۶۲، آمریکا و شوروی آزمایش‌هایی در فراز بالا با نام‌های رمز عجیب و غریبی مانند Starfish ،Argus، و Teak انجام دادند. اکنون مدت‌هاست که این آزمایش‌ها که با هدف‌ نظامی انجام می‌شد پایان یافته. ولی امروز، همین آزمایش‌ها می‌توانند آگاهی‌های کلیدی و ارزشمندی درباره‌ی چگونگی اثرگذاری انسان بر فضا به ما بدهند. این آزمایش‌ها، و دیگر تغییرات فضایی با ریشه‌ی انسانی، کانون یک پژوهش فراگیر تازه شده‌اند که گزارش آن در نشریه‌ی اسپیس ساینس ریویوز منتشر شده است.

فیل اریکسون، دستیار مدیر رصدخانه‌ی هیستک ام‌آی‌تی در وستفورد ماساچوست، و یکی از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: «این آزمایش‌ها ریشه‌ی انسانی داشتند و نمونه‌ی افراطی برخی از تاثیرات هواشناسی فضا بودند که هر از گاهی به دلیل فعالیت‌های خورشید رخ می‌دهند. اگر ما بفهمیم در یک رویداد خشن مهارشده که ریشه‌اش یکی از همین آزمایش‌های انسانی بوده چه رخ داده، آسان‌تر می‌توانیم دگرگونی‌های طبیعی در محیط فضای نزدیک را نیز درک کنیم.»

به طور کلی، دگرگونی‌های هواشناسی فضا (که بر فضای نزدیک زمین، جایی که فضانوردان و ماهواره‌ها در آنند اثر می‌گذارد)، از عوامل بیرونی ریشه می‌گیرد. خورشید میلیون‌ها ذره‌ی پرانرژی به نام "باد خورشیدی" به فضا می‌دمد که در فضای سامانه‌ی خورشیدی پخش شده و به زمین و مغناطکره‌اش برخورد می‌کنند. مغناط‌کره یا مگنتوسفر یک میدان مفناطیسی است که زمین را در بر گرفنه و مانند سپری از این سیاره نگهداری می‌کند. بیشتر این ذرات باردار پس زده می‌شوند ولی برخی نیز به راهشان به سوی زمین ادامه می‌دهند و می‌توانند به دستگاه‌های الکترونیکی ماهواره‌ها آسیب رسانده و سیگنال‌های ناوبری و ارتباطی را دچار آشفتگی کنند. این ذرات با انرژی الکترومغناطیسی‌شان می‌توانند شفق‌های قطبی زیبا را هم پدید بیاورند، ولی تغییراتی نیز در میدان مغناطیسی زمین ایجاد می‌کنند که می‌تواند با القای جریان‌های الکتریکی، به شبکه‌های برق آسیب برسانند.

آزمایش‌های جنگ سرد، که انفجارهایی در فرازای ۲۵.۵ تا ۴۰۰ کیلومتری سطح زمین بودند نیز باعث پدید آمدن برخی از این اثرهای طبیعی می‌شدند. با انفجار بمب، نخست یک موج ضربه باعث شکل‌گیری یک آتشگوی گسترنده‌ی پلاسما می‌شد، گازی داغ با ذرات باردار الکتریکی. این یک آشفتگی زمین‌مغناطیسی (ژئومغناطیسی) پدید می‌آورد که خطوط میدان مغناطیسی زمین را به هم می‌ریخت و یک میدان الکتریکی در سطح زمین القا می‌کرد.

برخی از این آزمایش‌ها حتی کمربندهای تابشی ساختگی، همسان با کمربندهای وان آلن پدید می‌آورند- لایه‌ای از ذرات باردار که میدان مغناطیسی زمین آنها را سر جایشان نگه می‌داشت. این ذرات باردارِ به دام افتاده تا چندین هفته، و در مواردی تا چندین سال آنجا ماندگار می‌شدند. این ذرات، چه طبیعی و چه ساختگی، می‌توانند بر دستگاه‌های الکترونیکی ماهواره‌های فراز بالا اثر بگذارند- و در حقیقت برخی از آنها شکستی برای این آزمایش‌ها بودند.

اگرچه این کمربندهای تابشی القایی از نظر فیزیکی همانند کمربندهای تابشی طبیعی زمین بودند، ولی ذرات به دام افتاده در آنها انرژی‌‌های متفاوتی داشتند. با مقایسه‌ی انرژی‌های این ذرات، می‌شود ذرات ناشی از شکافت را از ذرات کمربندهای وان آلن بازشناخت.

آزمایش‌های دیگر دستاوردهایی همسان با دیگر پدیده‌های فضایی داشتند. آزمایش Teak که در ۱ اوت ۱۹۵۸ انجام شد، شفق‌های ساختگی پدید آورد. این آزمایش بر فراز جزیره‌ی جانستون در اقیانوس آرام انجام شد. در همان روز، رصدخانه‌ی آپیا در ساموآی باختری یک شفق بسیار نامعمول را مشاهده کرد، چیزی که به طور معمول تنها در قطب‌ها دیده می‌شود. ذرات بارداری که در این آزمایش آزاد شدند به احتمال بسیار در راستای خطوط میدان مغناطیسی زمین به جزیره ی پلی‌نزی رسیده و برای مردم آنجا شفق پدید آورند. بررسی چگونگی پدید آمدن شفق در پی این آزمایش‌ها، می‌تواند بینش‌هایی درباره‌ی سازوکار شفق‌های طبیعی نیز به ما بدهد.

سپس در همان سال، هنگامی که آزمایش‌های Argus انجام شد، اثرهایش در سرتاسر دنیا دیده شد. این آزمایش‌ها در فرازایی بالاتر از آزمایش‌های پیشین انجام شدند و ذراتشان توانستند به جاهای دورتر زمین بروند. توفان‌های زمین‌مغناطیسی ناگهانی از سوئد تا آریزونا دیده شد و دانشمندان با بهره از زمانِ دیده شدن این رویدادها، سرعت ذراتی که در آزمایش آزاد شده بودند را اندازه گرفتند. آنها دو موج پرسرعت دیدند: موج نخست با سرعت ۲۹۷۶ کیلومتر بر ثانیه، و موج دوم با سرعتی کمتر از یک چهارم آن. برخلاف کمربندهای تابشی طبیعی، این اثرهای زمین‌مغناطیسی کوتاه‌مدت بوده و تنها چند ثانیه پاییدند.

این گونه آزمایش‌های هسته‌ایِ جَوی دیرزمانیست که متوقف شده، و اکنون تنها پدیده‌های طبیعی هستند که بر محیط فضای پیرامون زمین اثر می‌گذارند. ولی بررسی این رویدادهای تاریخی به دانشمندان و مهندسان امکان می‌دهد اثرهایی که هواشناسی فضا بر زیرساخت‌ها و سامانه‌های فنی ما می‌گذارند را بهتر بشناسند.

--------------------------------------------

به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

Cold War - Earth - magnetic environment - sun - NASA - astronaut - U.S.S.R. - code name - Starfish - Argus - Teak - space weather - Space Science Reviews - Phil Erickson - MIT - Haystack Observatory - Westford - Massachusetts - solar wind - solar system - magnetosphere - magnetic field - planet - charged particle - electronics - navigation - electromagnetic energy - aurora - blast wave - fireball - plasma - electric field - radiation belt - Van Allen belts - fission - Johnston Island - Pacific Ocean - Apia Observatory - Western Samoa - pole - Polynesian - geomagnetic storm - Sweden - Arizona - infrastructure

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان