پژوهشگران در بررسی پیامدهای یکی از شدیدترین طوفانهای خورشیدی اخیر دریافتند که اختلالات ایجادشده در یونوسفر بر فراز آمریکا بسیار گستردهتر از آن چیزی بوده که پیشتر تصور میشد؛ بهگونهای که در برخی مناطق، سامانههای GPS با خطای بیش از ۱۰ متر مواجه شدند؛ اختلالی که میتواند برای کشاورزی دقیق، خودروهای خودران و دیگر فناوریهای وابسته به موقعیتیابی دقیق مشکلساز شود.
به گزارش سیناپرس، در نوامبر ۲۰۲۵، چند فوران عظیم خورشیدی، حجم گستردهای از مواد خورشیدی را به سمت زمین روانه کرد. برخورد این مواد با مگنتوسفر زمین، یکی از طوفانهای شدید خورشیدی را رقم زد که در بسیاری از نقاط جهان، شفقهای قطبی خیرهکنندهای ایجاد کرد.
با این حال، این رویداد تنها به نمایشهای زیبای آسمان محدود نشد و پیامدهایی برای فناوریهای زمینی نیز به همراه داشت.اکنون گروهی از دانشمندان به سرپرستی اندوکه ییزنگاو، فیزیکدان فضا از شرکت Aerospace Corporation در آمریکا، با بررسی دادههای ثبتشده در جریان این طوفان دریافتند که اختلالات جوی ایجادشده در آن دوره، سراسر قاره آمریکا را تحت تأثیر قرار داده است؛ پدیدهای که به گفته پژوهشگران، تاکنون در چنین مقیاس گستردهای مشاهده نشده بود.
خطای بیش از ۱۰ متر در موقعیتیابی
یکی از مهمترین پیامدهای این اختلال، کاهش دقت سامانههای GPS بود. در برخی مناطق، خطاهای افقی موقعیتیابی به بیش از ۱۰ متر، معادل حدود ۳۳ فوت رسید.اگرچه چنین خطایی در استفادههای روزمره از GPS ممکن است چندان چشمگیر به نظر نرسد، اما برای فناوریهایی که به موقعیتیابی بسیار دقیق وابسته هستند، میتواند پیامدهای جدی داشته باشد.
کشاورزی دقیق، ماشینآلات کشاورزی خودکار و خودروهای خودران از جمله فناوریهایی هستند که برای عملکرد صحیح به اطلاعات دقیق موقعیتیابی متکیاند.
اختلال چگونه ایجاد شد؟
برای درک این پدیده باید به یونوسفر، یکی از لایههای بالایی جو زمین، توجه کرد. سیگنالهای GPS و سایر سامانههای ناوبری ماهوارهای هنگام رسیدن به گیرندههای زمینی باید از این منطقه عبور کنند.در جریان طوفانهای ژئومغناطیسی، ذرات پرانرژی میتوانند وارد یونوسفر شوند و توزیع الکترونها در این ناحیه را تغییر دهند. این فرایند باعث ایجاد نوسانات و بینظمیهایی در چگالی الکترونی یونوسفر میشود.
پژوهشگران این وضعیت را به عبور نور از یک شیشه قدیمی و ناهموار تشبیه میکنند؛ همانطور که ناهمواری شیشه میتواند تصویر پشت آن را منحرف کند، بینظمیهای یونوسفر نیز میتوانند سیگنالهای رادیویی را دچار اعوجاج کنند.
این پدیده که چشمکزدگی یا سوسوزنی یونوسفری (Ionospheric Scintillation) نام دارد، باعث میشود قدرت سیگنالهای ماهوارهای هنگام رسیدن به گیرنده زمینی بهسرعت تغییر کند.
پدیدهای غیرعادی در عرضهای جغرافیایی میانی
سوسوزنی یونوسفری پدیدهای شناختهشده است، اما معمولاً در مناطق نزدیک قطبها و استوا بیشتر مشاهده میشود. عرضهای جغرافیایی میانی، از جمله بخش بزرگی از آمریکا، معمولاً در برابر این نوع اختلالات فضایی محیطی آرامتر در نظر گرفته میشوند.اما طوفان خورشیدی نوامبر ۲۰۲۵ شرایط متفاوتی ایجاد کرد.با تشدید طوفان، محدوده شفق قطبی به سمت عرضهای جغرافیایی پایینتر گسترش یافت و شرایط جوی فضایی که معمولاً در مناطق قطبی مشاهده میشود، به بخشهای وسیعتری از آمریکای شمالی رسید.
اختلال از غرب تا شرق آمریکا گسترش یافت
پژوهشگران برای بازسازی رویداد از دادههای چندین ابزار و سامانه در سراسر آمریکای شمالی استفاده کردند. این دادهها شامل تصاویر ثبتشده از شفق قطبی و اطلاعات شبکهای از گیرندههای زمینی سامانههای ماهوارهای ناوبری جهانی (GNSS) بود.
نتایج نشان داد نوار گستردهای با چگالی بالای الکترون در یونوسفر شکل گرفته است. در لبه این نوار، تغییرات شدید در چگالی الکترون شرایط مناسبی برای ایجاد بینظمیهای کوچکتر فراهم کرده بود.
این بینظمیها در محدوده بسیار وسیعی از خاک آمریکا مشاهده شدند.سوسوزنی شدید سیگنالها در منطقهای از حدود ۸۰ تا ۱۲۰ درجه طول غربی شناسایی شد. سایر اندازهگیریها نیز نشان دادند که اختلال حتی فراتر از این محدوده گسترش یافته و نواری از افزایش چگالی الکترونی تقریباً از ساحل غربی تا ساحل شرقی آمریکا امتداد داشته است.
همزمانی شفق قطبی و افت دقت GPS
زمانبندی رویدادها نیز ارتباط میان طوفان خورشیدی و اختلال GPS را تأیید کرد.با افزایش شدت شفق قطبی، چگالی الکترون و بینظمیهای یونوسفری نیز افزایش یافت. همزمان، سیگنالهای ماهوارهای دچار سوسوزنی شدند و دقت GPS کاهش پیدا کرد.
پژوهشگران میگویند سوسوزنی شدید سیگنالها در عرضهای جغرافیایی میانی پیشتر نیز مشاهده شده بود، اما عمدتاً در نقاط محدود و بهصورت محلی. مشاهده چنین اختلال شدیدی در محدودهای با وسعت جغرافیایی گسترده، از جمله سراسر بخش بزرگی از آمریکا، پدیدهای بیسابقه محسوب میشود.
حتی خطای یک تا دو متر هم میتواند مشکلساز باشد
اهمیت این موضوع زمانی بیشتر مشخص میشود که بدانیم بسیاری از فناوریهای نوین برای عملکرد دقیق به موقعیتیابی با خطای بسیار کم نیاز دارند.حتی خطایی در حدود یک تا دو متر میتواند برای برخی کاربردهای خودکار و کشاورزی دقیق مشکلساز شود و خطای بیش از ۱۰ متر در برخی مناطق میتواند اختلال قابلتوجهی ایجاد کند.
طوفان خورشیدی شدید دیگری که در ماه مه ۲۰۲۴ رخ داد نیز نمونهای از آسیبپذیری این حوزه بود. برآوردها نشان میدهد اختلالات ناشی از آن طوفان در سامانههای ناوبری دقیق، حدود ۵۰۰ میلیون دلار به صنعت کشاورزی آمریکا خسارت وارد کرد.با این حال، طوفان نوامبر ۲۰۲۵ در فصل کشاورزی آمریکا رخ نداد و به همین دلیل پیامد اقتصادی آن بسیار کمتر بود.
افزایش فعالیت خورشید، یک تهدید فناورانه
پژوهشگران میگویند این دو رویداد در کنار یکدیگر نشان میدهند برخی صنایع مدرن تا چه اندازه به فعالیتهای خورشیدی و تغییرات آبوهوای فضایی آسیبپذیر هستند.خورشید در یک چرخه حدوداً ۱۱ ساله، دورههایی از فعالیت شدید و آرام را تجربه میکند و در دورههای اوج فعالیت، احتمال وقوع فورانهای خورشیدی و طوفانهای ژئومغناطیسی افزایش مییابد.
به گفته پژوهشگران، درک بهتر سازوکار تأثیر فعالیتهای شدید خورشیدی بر یونوسفر میتواند به دانشمندان کمک کند تا این اختلالات را دقیقتر پیشبینی کنند و برای کاهش پیامدهای آنها بر سامانههای رادیویی و ناوبری آمادهتر باشند.
آنها هشدار میدهند اگر طوفان نوامبر ۲۰۲۵ در فصل کشاورزی آمریکا رخ داده بود، میتوانست خسارت قابلتوجهی به صنایع کشاورزی و حملونقل این کشور وارد کند.این پژوهش در نشریه Geophysical Research Letters منتشر شده است.
مترجم:نداجوادهراتی