هل نحن على وشك دخول الحد الأقصى للطاقة الشمسية ؟

يبدو أننا نقترب من الحد الأقصى القادم للطاقة الشمسية، والمتوقع أن يبدأ في عام 2025.

ويمثل الحد الأقصى للشمس ذروة النشاط الشمسي عندما يصل المجال المغناطيسي للشمس إلى أقوى نقطة وأكثرها اضطرابا وديناميكية.

ويمكن أن يتسبب هذا النشاط الشمسي المتزايد في حدوث ظواهر مناخية شديدة في الفضاء، بما في ذلك التوهجات والانفجارات الشمسية. ويمكن أن يؤدي أيضا إلى تعطيل الاتصالات اللاسلكية وشبكة الطاقة وله عواقب صحية خطيرة لرواد الفضاء. والمخاطر في المقام الأول على البنية التحتية واسعة النطاق. وعلى المستوى الفردي، من غير المحتمل أن يرى الناس على الأرض تأثيرات الطاقة الشمسية القصوى بشكل مباشر.

ومن المحتمل أن يكون هذا الحد الأقصى للشمس أقوى من الأخير.

وتدوم دورات الطاقة الشمسية عادة 11 عاما، ويحدث الحد الأقصى للطاقة الشمسية تقريبا في منتصف كل دورة. وحدث الحد الأقصى الأخير من الطاقة الشمسية بين عامي 2012 و2014 وكان ضعيفا بشكل خاص - وهو واحد من الأصغر منذ حوالي 100 عام. وبالتالي، كان طقس الفضاء أضعف بشكل عام من المعتاد.

ومع ذلك، يبدو أن الحد الأقصى القادم للطاقة الشمسية قد يعود إلى القيم المتوسطة. وهذا يعني أننا قد نرى المزيد من التأثير على طقس الفضاء والعواقب المحتملة ذات الصلة.

ويحدث النشاط الشمسي في المقام الأول بسبب الحركات المضطربة للبلازما داخل الشمس، ما يخلق ويغير المجال المغناطيسي للشمس.

ويصل المجال المغناطيسي للشمس إلى ذروة شدته خلال الحد الأقصى للشمس، ما يولد زيادة في الأحداث مثل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية.

وتتكون التوهجات الشمسية من فوتونات عالية الطاقة، مثل الأشعة السينية، التي يمكنها زيادة التأين في الغلاف الجوي العلوي للأرض وتعطيل الاتصالات اللاسلكية.

ومن ناحية أخرى، فإن CMEs هي انفجارات للمجال المغناطيسي الشمسي والمواد التي تغذي العواصف المغناطيسية الأرضية. وهذه الاضطرابات في المجال المغناطيسي للأرض يمكن أن تلحق الضرر بشبكة توزيع الطاقة.

وخلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية، سنرى أيضا المزيد من دفعات الجسيمات عالية الطاقة تتجه نحو الأرض. وتزيد احتمالية حدوث هذه الانفجارات بأربعة أضعاف خلال الحد الأقصى للشمس عن الحد الأدنى للشمس.

وبما أن الجسيمات الموجودة في هذه الانفجارات عبارة عن إشعاع، فإنها تشكل خطرا صحيا كبيرا على رواد الفضاء والركاب وأفراد الطاقم على متن طائرات عالية الارتفاع. ويمكن أن تؤدي أيضا إلى إتلاف أجهزة الفضاء وتؤدي إلى فقدان القمر الصناعي. والعديد من تأثيرات الحد الأقصى للطاقة الشمسية سريعة الزوال، والتي تظل واحدة من أكبر التحديات في دراسة طقس الفضاء.

على سبيل المثال، غالبا ما يكون من الصعب ربط مشكلة في شبكة الطاقة بالطقس الفضائي بشكل قاطع - حتى لو تسبب النشاط الشمسي في حدوث هذه المشكلة. والتأثير الملموس الوحيد الذي يمكننا توقعه بثقة هو أنك سترى على الأرجح الشفق، المعروف أيضا باسم الشفق القطبي الشمالي والجنوبي، بشكل متكرر عند خطوط العرض المختلفة.

وخلال الحد الأقصى للشمس، يؤدي العدد الأكبر من الجسيمات الشمسية التي تتفاعل مع الجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض إلى ظهور مظاهر أكثر إشراقا للشفق القطبي الذي يمكن أن يمتد إلى الشمال أو الجنوب أكثر من المعتاد.

ووجد العلماء أيضا إشارات للدورة الشمسية - مثل التغيرات في درجة الحرارة ومستويات الأوزون - في طبقة الستراتوسفير على الأرض.

وبينما يقوم العلماء بتضمين هذه التغييرات من الشمس عند النظر في التغيرات المناخية طويلة الأجل، فإن هذه التأثيرات على المناخ ليست كبيرة أو شديدة مثل عوامل مثل البراكين وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون والأنشطة البشرية الأخرى.

ويزداد اعتمادنا الجماعي على التكنولوجيا والفضاء كل عام، ما يجعل طقس الفضاء خطرا متزايدا باستمرار.

ويشكل التهديد الذي تشكله على شبكة الطاقة مصدر قلق أكبر، لأسباب ليس أقلها المخاطر المتتالية التي يمثلها فقدان الطاقة لفترة طويلة.

وكل ذلك يعود إلى الاحتمالية. وتعني الدورة الشمسية الأقوى فقط احتمالية أكبر لظواهر الطقس المتطرفة في الفضاء. ولا يضمن الطقس الفضائي القاسي.

وفي الواقع، يمكن أن يحدث الطقس الفضائي المتطرف حتى في الدورات الشمسية الصغيرة. وخلال الدورة الشمسية الصغيرة القصوى للدورة 24، واجهت مركبة فضائية بعيدة عن الأرض واحدة من أكثر الكتل الإكليلية المقذوفة نشاطا على الإطلاق.

ويمكن أن يتسبب CME بهذا المقياس الموجه إلى الأرض في حدوث اضطرابات خطيرة في شبكة توزيع الطاقة أو تلف كبير في أجهزة الأقمار الصناعية.

يستند هذا المقال كما يُقال على محادثة مع ماثيو أوينز، أستاذ فيزياء الفضاء في جامعة ريدينغ الذي يبحث في علوم الفضاء والطقس من حيث صلته بالنشاط الشمسي والحد الأقصى للشمس.