태양 입자 이벤트

Solar particle event
태양 플레어 후 부식 루프, TRACE 위성이 촬영한 이미지(NASA 사진)

태양 물리학에서 태양 입자 사건(SPE), 또한 태양 에너지 양성자 행사, 즉각적인 양성자 이벤트 또는 때 입자 태양에서 발생하는 대부분의 양자, 태양 표면의 대폭발은 태양의 대기 또는 행성 간 공간에 코로나 질량 방출 충격으로 가속이 발생하는 태양 복사 storm,[1]은 태양 현상으로 알려져 있다..헬륨이나 HZE 이온과 같은 다른 원자핵도 이벤트 중에 가속될 수 있다.이 입자들은 지구의 자기장을 뚫고 전리층의 부분적인 이온화를 일으킬 수 있다.에너지 양성자는 우주선과 우주 비행사들에게 중요한 방사능 위험요소이다.

묘사

SPE는 태양 대기의 하전 입자가 극도로 빠른 속도로 가속될 때 발생합니다.태양 에너지 입자라 불리는 이 하전 입자들은 행성간 자기장을 따라 행성간 공간으로 빠져나갈 수 있다.

태양 에너지 입자가 지구의 자기권과 상호작용할 때, 그들은 지구의 자기장에 의해 상층 [2]대기로 침투할 수 있는 북극과 남극으로 유도된다.

원인들

SPE의 배후에 있는 물리 메커니즘은 현재 논의되고 있습니다.단, SPE는 일반적으로 가속 메커니즘에 따라 다음 두 가지 클래스로 나눌 수 있습니다.

  • 점진적 사건은 상부 코로나에서 코로나 질량 방출에 의해 구동되는 충격에 의한 입자의 가속을 수반하는 것으로 생각된다.이것들은 타입 II 무선 버스트와 관련지어져 있어 주위 코로나와 유사한 원소량, 전하 상태 및 온도에 의해 특징지어집니다.이러한 사건들은 지구 근처에서 가장 높은 입자 강도를 생성한다.
  • 충동 사건은 주로 태양 플레어 위치에서 자기 재연결과 파동 입자 상호작용과 관련된 과정에 의해 입자의 가속을 수반하는 것으로 생각된다.이들은 저고도에서의 단시간 플레어 방출과 타입 III 무선 폭발과 관련이 있다.그것들은 지구 근처에서는 점진적인 사건보다 덜 강렬하다.

점진적 및 충동적 사건의 [3][4]특성을 모두 포함하는 추가적인 하이브리드 클래스가 식별되었습니다.

지구 효과

SPE 동안 가속된 양성자는 보통 지구의 자기장을 통과하기에 충분한 에너지를 가지고 있지 않다.하지만, 비정상적으로 강한 플레어 동안, 양성자는 지구의 자기권과 북극과 남극 주변의 전리층에 도달하기에 충분한 에너지로 가속될 수 있다.

폴라캡 흡수 이벤트

극지방으로 유도된 에너지 양성자는 대기 성분과 충돌하고 이온화 과정을 통해 에너지를 방출합니다.에너지의 대부분은 전리층의 가장 낮은 영역(고도에서 약 50-80km)에서 소멸된다.이 영역은 무선 신호 에너지의 흡수가 대부분 발생하는 영역이기 때문에 전리층 무선 통신에 특히 중요합니다.유입되는 에너지 양성자에 의해 생성되는 향상된 이온화는 낮은 전리층의 흡수 수준을 증가시키고 극지를 통과하는 모든 전리층 무선 통신을 완전히 차단하는 효과를 가져올 수 있다.이러한 이벤트를 폴라캡 흡수 이벤트라고 합니다.이러한 현상은 약 10MeV(백만 전자 볼트) 이상의 유입 양성자의 에너지가 약 10ppu(입자 플럭스 단위 또는지동 위성 고도에서의 입자 µsr·cm2·s).

지상고 향상

주요 기사: 지상고 향상

에너지가 100MeV를 초과하는 에너지 양성자를 생성할 수 있는 매우 강력한 SPE는 2차 방사선 효과를 통해 지상 수준에서 중성자 계수 속도를 증가시킬 수 있다.이러한 드문 이벤트는 GRE(Ground Level Enhancement)라고 불립니다.일부 이벤트는 [5]양성자 수준에 비해 총 방사선에 대한 기여도가 작지만 대량의 HZE 이온을 생성한다.

위험 요소

인간

고공 상용 극지 항공기 비행은 SEP 동안 방사선 증가를 측정했지만, 조종사에게 순항 고도를 낮추도록 경고함으로써 이러한 영향을 제한하는 경고 시스템이 있다.극지방에서 떨어진 항공기 비행은 SPE의 영향을 받을 가능성이 훨씬 낮다.

상당한 양의 양성자 방사선 노출은 지구 자기권의 보호막 밖에 있는 우주 비행사(예: 통과 중이거나 달에 있는 우주 비행사)에 의해 경험할 수 있다.하지만, 만약 우주 비행사들이 지구 저궤도에 있고 우주선의 가장 방패가 심한 지역에 머무른다면, 그 영향은 최소화 될 수 있다.지구 저궤도의 양성자 방사선 수준은 궤도 경사에 따라 증가한다.따라서 우주선이 극지방으로 접근할수록, 강력한 양성자 방사선에 노출되는 양이 증가할 것이다.

우주선

바스티유 데이 태양폭풍 동안 SPE에서 발생한 고에너지 입자는 극자외선영상망원경(EIT)에서 소음을 발생시켰다.

SPE에서 나오는 에너지 양성자는 전자 부품을 손상시킬 수 있는 수준까지 우주선을 전기적으로 충전할 수 있습니다.또한 전자 부품이 불규칙하게 동작할 수도 있습니다.예를 들어, 우주선의 솔리드 스테이트 메모리는 변경될 수 있으며, 이로 인해 데이터나 소프트웨어가 오염되어 예기치 않은 (유령) 우주선 명령이 실행될 수 있습니다.강력한 양성자 폭풍은 또한 햇빛을 모으고 전기로 변환하도록 설계된 태양 전지판의 효율성을 파괴한다.태양으로부터의 강력한 양성자 활동에 수년간 노출되는 동안, 우주선은 상당한 양의 전기를 잃을 수 있으며, 이는 중요한 기구를 꺼야 할 수도 있다.

에너지 양성자가 우주선(스타 트래커 및 기타 카메라 등)의 민감한 광학 전자 장치에 부딪히면 캡처되는 이미지에서 섬광이 발생합니다.그 효과는 극단적 사건 동안 태양이나 별의 고품질 이미지를 얻는 것이 불가능할 정도로 두드러질 수 있다.이로 인해 우주선이 방향을 잃을 수 있으며, 이는 지상 관제사가 통제력을 유지하려면 매우 중요합니다.

관련 현상

다음 항목도 참조하십시오.태양 현상

주요 SPE는 전기 그리드에 광범위한 장애를 일으킬 수 있는 지자기 폭풍과 관련될 수 있다.단, 양성자 이벤트 자체는 전력망의 이상을 발생시킬 책임이 없으며 지자기 폭풍을 발생시킬 책임도 없다.전력망은 지구 자기장의 변동에만 민감하다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Jiggens, P.; Clavie, C.; Evans, H.; O'Brien, T. P.; Witasse, O.; Mishev, A. L.; Nieminen, P.; Daly, E.; Kalegaev, V.; Vlasova, N.; Borisov, S.; Benck, S.; Poivey, C.; Cyamukungu, M.; Mazur, J.; Heynderickx, D.; Sandberg, I.; Berger, T.; Usoskin, I. G.; Paassilta, M.; Vainio, R.; Straube, U.; Müller, D.; Sánchez‐Cano, B.; Hassler, D.; Praks, J.; Niemelä, P.; Leppinen, H.; Punkkinen, A.; Aminalragia‐Giamini, S.; Nagatsuma, T. (January 2019). "In Situ Data and Effect Correlation During September 2017 Solar Particle Event". Space Weather. 17 (1): 99–117. doi:10.1029/2018SW001936. Retrieved 23 March 2022.
  2. ^ "Solar Radiation Storm NOAA / NWS Space Weather Prediction Center". www.swpc.noaa.gov. Retrieved 10 July 2022.
  3. ^ Cliver, E. W. (1996). "Solar flare gamma-ray emission and energetic particles in space". AIP Conference Proceedings. 374: 45–60. doi:10.1063/1.50980. Retrieved 10 July 2022.
  4. ^ Bruno, A.; Bazilevskaya, G. A.; Boezio, M.; Christian, E. R.; Nolfo, G. A. de; Martucci, M.; Merge’, M.; Mikhailov, V. V.; Munini, R.; Richardson, I. G.; Ryan, J. M.; Stochaj, S.; Adriani, O.; Barbarino, G. C.; Bellotti, R.; Bogomolov, E. A.; Bongi, M.; Bonvicini, V.; Bottai, S.; Cafagna, F.; Campana, D.; Carlson, P.; Casolino, M.; Castellini, G.; Santis, C. De; Felice, V. Di; Galper, A. M.; Karelin, A. V.; Koldashov, S. V.; Koldobskiy, S.; Krutkov, S. Y.; Kvashnin, A. N.; Leonov, A.; Malakhov, V.; Marcelli, L.; Mayorov, A. G.; Menn, W.; Mocchiutti, E.; Monaco, A.; Mori, N.; Osteria, G.; Panico, B.; Papini, P.; Pearce, M.; Picozza, P.; Ricci, M.; Ricciarini, S. B.; Simon, M.; Sparvoli, R.; Spillantini, P.; Stozhkov, Y. I.; Vacchi, A.; Vannuccini, E.; Vasilyev, G. I.; Voronov, S. A.; Yurkin, Y. T.; Zampa, G.; Zampa, N. (26 July 2018). "Solar Energetic Particle Events Observed by the PAMELA Mission". The Astrophysical Journal. 862 (2): 97. doi:10.3847/1538-4357/aacc26. Retrieved 10 July 2022.
  5. ^ 1989년 9월 29일 태양 입자 이벤트 중 고전하 및 에너지(HZE) 이온의 기여 Kim, Myung-Hee Y., Wilson, John W., Cucinotta, Francis A;Simonsen, 리사 C;앳웰, 윌리엄, 바다비, 프란시스 F., 밀러, 잭, NASA 존슨 우주 센터, 랭글리 연구 센터, 1999년 5월.

외부 링크