حدث كارينغتون
في 1 سبتمبر 1859، كان عالم فلك بريطاني يُدعى ريتشارد كارينغتون يرسم البقع الشمسية عبر صورة تلسكوب مسقطة عندما اشتعل جزء من المجموعة فجأة في ضوء أبيض شديد لمدة خمس دقائق تقريبًا. لقد شهد أول توهج شمسي يُلاحظ من قبل إنسان، على الرغم من أنه لم يكن لدى أحد هذه الكلمة لمدة قرن آخر. بعد أقل من 18 ساعة، اصطدمت أسرع انبعاث كتلي إكليلي تم تسجيله على الإطلاق بالأرض - وأنتج أقوى عاصفة جيومغناطيسية في السجل التاريخي.
ما حدث
كان وقت عبور الانبعاث الكتلي الإكليلي البالغ حوالي 18 ساعة سريعًا بشكل غير عادي (يستغرق الانبعاث الكتلي الإكليلي النموذجي اليوم 1-3 أيام)، مما يدل على مدى قوة الانفجار. عندما وصل، فشلت أنظمة التلغراف في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا الشمالية - وهي البنية التحتية الكهربائية الأكثر تقدمًا التي كانت موجودة في ذلك الوقت - بشكل كبير. أبلغ المشغلون عن صدمات كهربائية من معداتهم، وتطاير الشرر من الأعمدة، واشتعلت النيران في بعض أوراق التلغراف، وفي عدة حالات موثقة، قام المشغلون بفصل بطارياتهم تمامًا وأرسلوا رسائل بنجاح باستخدام التيار الذي كانت العاصفة نفسها تحفزه في الخطوط.
تم الإبلاغ عن الشفق القطبي، الذي يقتصر عادةً على خطوط العرض العليا، في أقصى الجنوب مثل كوبا وهاواي وكولومبيا في نصف الكرة الشمالي، وفي أقصى الشمال مثل وسط تشيلي في نصف الكرة الجنوبي - وهو عرض ساطع بما يكفي في بعض المواقع لدرجة أن المراقبين أبلغوا عن قدرتهم على قراءة صحيفة بضوءه في الليل.
قياس عاصمة من ما قبل الأجهزة الحديثة
نظرًا لأن الحدث يسبق مراقبة الأقمار الصناعية ومؤشر Dst الحديث بنحو قرن، فقد أعاد الباحثون بناء شدته باستخدام المراصد الجيومغناطيسية التي كانت موجودة بالفعل في ذلك الوقت، إلى جانب سجلات بديلة مثل زيادات النترات المحفوظة في قلب الجليد القطبي، والتي تلتقط بصمة الجسيمات النشطة من الأحداث الشمسية الكبرى. من خلال الجمع بين هذه المصادر، يقدر الباحثون أن حدث كارينغتون وصل إلى Dst أدنى أقل من -850 nT - للمقارنة، وصلت عاصمة غانون في مايو 2024، وهي الأقوى في الدورة الشمسية الحالية، إلى حوالي -412 nT، ووصلت عاصمة هيدرو-كيبيك في عام 1989 إلى حوالي -600 nT.
لماذا هو المعيار
لا يزال حدث كارينغتون هو النقطة المرجعية القياسية لتخطيط "أسوأ الحالات" لطقس الفضاء لأنه الحدث الأكثر شدة مع توثيق تاريخي مباشر، على الرغم من أن السجل الجيومغناطيسي والتكنولوجي منذ ذلك الحين يقدم إحساسًا مفيدًا بالمقياس:
- مارس 1989 - تسببت عاصفة وصلت إلى حوالي -600 nT في تيارات مستحثة أدت إلى انهيار شبكة كهرباء هيدرو-كيبيك، مما أدى إلى قطع الكهرباء عن 6 ملايين شخص لمدة 9 ساعات تقريبًا.
- يوليو 2000 - لم تتسبب عاصفة وصلت إلى حوالي -300 nT في أضرار أرضية كبيرة، مما يشير إلى أن العتبة العملية لتأثير خطير على البنية التحتية تقع في مكان ما بين هذين الحدثين.
- يوليو 2012 - انبعاث كتلي إكليلي مماثل في الحجم لحدث كارينغتون، تم قياسه بواسطة مركبة STEREO التابعة لناسا بأكثر من 2000 كم/ثانية، عبر مسار مدار الأرض لكنه أخطأ الكوكب بحوالي أسبوع - وهو قريب من الضربة بدلاً من التكرار.
- مايو 2024 - عاصمة غانون، وهي الأقوى في الدورة الشمسية 25، وصلت إلى حوالي -412 nT - وهو أمر كبير، لكنه أقل بكثير من شدة مستوى كارينغتون.
ما مدى احتمالية التكرار؟
هذا هو المكان الذي تكون فيه الإجابة الصادقة غير مؤكدة حقًا بدلاً من رقم واحد واضح. تنتج نماذج إحصائية مختلفة، مطبقة على نفس السجل التاريخي المحدود، تقديرات مختلفة بشكل ملحوظ - من حوالي 0.5% إلى 12% كاحتمال لحدث من فئة كارينغتون في أي عقد معين. يعكس هذا الانتشار الواسع تحديًا منهجيًا حقيقيًا: الأحداث المتطرفة نادرة بطبيعتها، وسجل البيانات الجيومغناطيسية القابلة للاستخدام يمتد فقط إلى أواخر الخمسينيات من القرن الماضي في شكله الحديث، والاختلافات الصغيرة في التوزيع الإحصائي الذي يستخدمه الباحثون لاستقراء حفنة من نقاط البيانات تنتج أذيالاً مختلفة جدًا. هناك نتيجة مثيرة للاهتمام ومتناقضة إلى حد ما من هذا البحث: تشير بعض النماذج إلى أن احتمالية التكرار الوشيك قد انخفضت بالفعل منذ عام 1859 بدلاً من زيادتها، وهي خاصية لكيفية تعامل هذه النماذج الإحصائية مع الوقت منذ الحدث المتطرف الأخير.
ماذا يعني حدث من مستوى كارينغتون في العصر الحديث
الإجابة الصادقة هنا أيضًا هي أنه لا أحد يعرف تمامًا، لأنه لم يحدث أي حدث بهذه الشدة خلال عصر الأقمار الصناعية وشبكات الطاقة. ما تم تأكيده هو الآلية: ستؤدي التيارات المستحثة جيومغناطيسيًا إلى إجهاد المحولات والبنية التحتية للشبكة بشكل يتجاوز بكثير أي شيء شوهد في عام 1989، وستتدهور عمليات الأقمار الصناعية ودقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بشكل كبير، وتقدر بعض الدراسات احتمالًا بنسبة 3-12% لكل عقد لحدوث حدث شديد بما يكفي للتسبب في فشل كامل لأنظمة التوقيت القائمة على GNSS على وجه التحديد. ما يظل غير مؤكد حقًا - وهو مسألة نمذجة مستمرة وتقييم مخاطر صناعة المرافق وليس حقيقة ثابتة - هو الحجم الدقيق لاضطراب شبكات الطاقة والبنية التحتية الأخرى، لأنه يعتمد على عوامل مثل تصميم الشبكة والاستعداد التي تغيرت بشكل كبير منذ عام 1989.
لم يتغير وقت التحذير بالقدر الذي تتوقعه
حتى مع المراقبة الحالية - DSCOVR وغيرها من المركبات الفضائية الموضوعة عند نقطة L1 بين الأرض والشمس - لا يُعرف الاتجاه المغناطيسي للانبعاث الكتلي الإكليلي، وهو التفصيل الذي يحدد مدى شدة آثاره الجيومغناطيسية، عادةً بثقة حتى يمر بتلك المركبات الفضائية، أي حوالي 15 إلى 60 دقيقة قبل الوصول إلى الأرض. هذا وقت كافٍ لاتخاذ بعض الخطوات الاحترازية من قبل شركات المرافق ومشغلي الأقمار الصناعية، لكنها نافذة قصيرة حقًا لحدث له عواقب من مستوى كارينغتون.
لماذا يهم هذا التاريخ اليوم
حدث كارينغتون هو أقل من كونه تحذيرًا بشأن تاريخ محدد وشيك وأكثر من كونه نقطة معايرة - دليل حقيقي على أن الشمس قادرة فيزيائيًا على إنتاج اضطرابات تتجاوز بكثير أي شيء في عصر شبكات الطاقة الحديثة، وهذا هو السبب بالضبط الذي يجعل شركات المرافق ومشغلي الأقمار الصناعية ومتنبئي طقس الفضاء يستخدمونه كحالة مرجعية لتخطيط أسوأ الحالات، بدلاً من العواصف الأكثر اعتدالًا - مثل تلك التي تم تغطيتها في بقية هذه الموسوعة - والتي تشكل الغالبية العظمى من النشاط الجيومغناطيسي الفعلي.
ما هو حدث كارينغتون؟
كان حدث كارينغتون عاصفة جيومغناطيسية في سبتمبر 1859، وهي الأشد في السجل التاريخي، نتجت عن انبعاث كتلي إكليلي سريع بشكل غير عادي وصل إلى الأرض في حوالي 18 ساعة. تسببت في تعطل أنظمة التلغراف في جميع أنحاء العالم وأنتجت شفقا قطبيا مرئيا جنوبا حتى كوبا وهاواي.
ما مدى قوة حدث كارينغتون مقارنة بالعواصف الحديثة؟
يقدر الباحثون أنها وصلت إلى حد أدنى من Dst أقل من -850 nT، مقارنة بحوالي -600 nT لعاصفة هيدرو-كيبيك عام 1989 و -412 nT لعاصفة غانون في مايو 2024، الأقوى في الدورة الشمسية الحالية - مما يجعل كارينغتون أقوى بكثير من أي عاصفة منذ ذلك الحين.
ما مدى احتمالية حدوث حدث آخر بمستوى كارينغتون؟
تختلف التقديرات بشكل كبير حسب النموذج الإحصائي، حيث تتراوح من حوالي 0.5% إلى 12% فرصة كل عقد. يعكس النطاق الواسع الصعوبة الحقيقية في تقدير الأحداث المتطرفة النادرة من سجل بيانات تاريخي محدود.
ماذا سيحدث إذا ضربت عاصفة بمستوى كارينغتون الأرض اليوم؟
الآلية مفهومة جيدًا: التيارات المستحثة ستشدد شبكات الطاقة بما يتجاوز أي شيء في السجل الحديث، وستواجه أنظمة الأقمار الصناعية ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) اضطرابًا كبيرًا. يظل النطاق الدقيق للتأثير غير مؤكد، نظرًا لعدم حدوث أي حدث بهذه القوة خلال عصر الأقمار الصناعية وشبكات الطاقة.
كم من التحذير سنحصل عليه قبل وصول انبعاث كتلي إكليلي كبير؟
عادة ما تؤكد المركبات الفضائية الموضوعة بين الشمس والأرض الاتجاه المغناطيسي للانبعاث الكتلي الإكليلي، العامل الرئيسي في شدة العاصفة، قبل حوالي 15 إلى 60 دقيقة فقط من وصوله إلى الأرض - نافذة قصيرة حتى مع قدرة المراقبة الحالية.
هل حدث انبعاث كتلي إكليلي مماثل لحدث كارينغتون مؤخرًا؟
في يوليو 2012، عبر انبعاث كتلي إكليلي بنفس المقياس تقريبًا، تم قياسه بأكثر من 2000 كم/ثانية، مسار مدار الأرض لكنه أخطأ الكوكب بحوالي أسبوع. يعتبر أقرب حالة اقتراب حديثة معروفة لحدث بمستوى كارينغتون.