Solar Radiation Stormیک پدیده مرتبط با فعالیت‌های خورشیدی است که معمولاً پس از انفجارهای بزرگ در خورشید رخ می‌دهد. در این پدیده، پروتون‌ها با سرعت‌های بسیار بالا از خورشید پرتاب می‌شوند، گاهی تا چند هزار کیلومتر در ثانیه. این تشعشع‌های پروتونی می‌توانند فاصله بین خورشید و زمین را در زمان کمتر از 30 دقیقه طی کنند و برای چند روز مداوم باقی بمانند.
1. اختلالات در ارتباطات و سیستم‌های ماهواره‌ای: پروتون‌های پرانرژی می‌توانند به ماهواره‌ها و سیستم‌های ارتباطی آسیب بزنند و باعث از کار افتادن یا کاهش کارایی این سیستم‌ها شوند. همچنین می‌توانند داده‌های ارسال‌شده توسط ماهواره‌ها را تحت تأثیر قرار دهند.
این تأثیرات به دلایل زیر رخ می‌دهند
1.1 یونیزاسیون بیش از حد لایه‌های جو:
وقتی ذرات باردار پرانرژی، مانند پروتون‌ها و الکترون‌ها، به لایه‌های بالایی جو (یون‌سپهر یا یونوسفر) برخورد می‌کنند، باعث یونیزاسیون بیش از حد این لایه‌ها می‌شوند. این امر می‌تواند باعث افزایش چگالی الکترون‌ها در این ناحیه شود که بر رفتار امواج رادیویی تأثیر مستقیم دارد.
1.2جذب امواج رادیویی:
امواج رادیویی که در باند HF (از 3 تا 30 مگاهرتز) کار می‌کنند، معمولاً از یونوسفر برای انتشار استفاده می‌کنند. یونیزاسیون شدید لایه‌های جو می‌تواند باعث جذب امواج رادیویی در این لایه‌ها شود. این جذب باعث می‌شود سیگنال‌های رادیویی به جای اینکه منعکس شوند و به زمین بازگردند، در یونوسفر از بین بروند. این پدیده به عنوان خاموشی رادیویی شناخته می‌شود و می‌تواند ارتباطات رادیویی در مناطق وسیع را به‌ویژه در عرض‌های جغرافیایی بالاتر قطع کند.
1.3 تغییر در بازتاب امواج:
پروتون‌های پرانرژی می‌توانند باعث تغییر در چگالی الکترون‌ها در یونوسفر شوند. این تغییرات در چگالی باعث نوسانات در شاخص شکست یونوسفر می‌شود که در نتیجه می‌تواند بر مسیر و بازتاب امواج رادیویی اثر بگذارد. امواج ممکن است به درستی منعکس نشوند یا به سمت دیگری منحرف شوند که باعث افت کیفیت ارتباطات رادیویی می‌شود.
1.4 اثرات بر ارتباطات ماهواره‌ای و GPS:
امواج رادیویی مورد استفاده در ارتباطات ماهواره‌ای و GPS نیز ممکن است تحت تأثیر قرار گیرند. یونیزاسیون بیش از حد می‌تواند باعث تاخیر زمانی در سیگنال‌های GPS شود و دقت موقعیت‌یابی را کاهش دهد. همچنین، ارتباطات رادیویی بین زمین و ماهواره‌ها ممکن است دچار اختلال یا از دست رفتن کامل سیگنال شوند.
1.5 پدیده SCNA (Sudden Communications Null Area):
در زمان‌های طوفان‌های خورشیدی شدید، مناطقی از زمین که مستقیماً در معرض نور خورشید قرار دارند، ممکن است دچار خاموشی ناگهانی ارتباطات شوند. این پدیده به دلیل یونیزاسیون شدید لایه‌های دی (D layer) در یونوسفر رخ می‌دهد و به‌ویژه بر امواج رادیویی با فرکانس‌های پایین‌تر (مانند موج‌های بلند و کوتاه) تأثیر بیشتری دارد.
2 خطرات برای فضانوردان و پروازهای هوایی: پروتون‌های خورشیدی می‌توانند برای فضانوردانی که خارج از اتمسفر زمین قرار دارند خطرناک باشند و باعث آسیب به بدن آن‌ها از طریق تابش‌های پرانرژی شوند. همچنین، پروازهای هوایی در ارتفاعات بالا به‌ویژه در مناطق قطبی، ممکن است تحت تأثیر این ذرات قرار گیرند و خدمه و مسافران در معرض دوزهای بالاتری از تابش قرار بگیرند.
این تأثیرات به دلایل زیر رخ می‌دهند
1.1تشعشعات پرانرژی و آسیب به بدن
پروتون‌ها و ذرات باردار پرانرژی که از خورشید خارج می‌شوند، به‌شدت پرتوان هستند و توانایی عبور از پوست، بافت‌های بدن و حتی برخی تجهیزات محافظتی را دارند. قرار گرفتن طولانی‌مدت یا ناگهانی در معرض این ذرات می‌تواند به سلول‌های بدن آسیب بزند و باعث ایجاد جهش‌های ژنتیکی یا حتی سرطان شود. این خطرات شامل:
آسیب به DNA: تابش پرانرژی می‌تواند باعث شکستن رشته‌های DNA شود که منجر به جهش‌های ژنتیکی، نقص‌های سلولی و افزایش احتمال سرطان می‌شود.
- آسیب به بافت‌ها: تابش مستقیم می‌تواند باعث آسیب‌دیدگی بافت‌های حیاتی مانند مغز استخوان، قلب و مغز شود. این آسیب‌ها ممکن است در کوتاه‌مدت یا بلندمدت مشکلات سلامتی جدی ایجاد کنند.
.3. تأثیر بر شبکه‌های برق: ذرات پرانرژی خورشیدی می‌توانند باعث ایجاد جریان‌های شدید در جو زمین شوند که این جریان‌ها می‌توانند به شبکه‌های برق‌رسانی آسیب بزنند و حتی خاموشی‌های گسترده ایجاد کنند.
1.1 ایجاد جریان‌های ژئومغناطیسی القایی (GIC)
طوفان‌های خورشیدی می‌توانند میدان مغناطیسی زمین را دچار اختلالات شدید کنند. این اختلالات باعث القای جریان‌های الکتریکی در سطح زمین می‌شوند که به این جریان‌ها جریان‌های ژئومغناطیسی القایی (Geomagnetically Induced Currents – GIC) گفته می‌شود. این جریان‌ها می‌توانند وارد شبکه‌های برق، ترانسفورماتورها، و خطوط انتقال برق شوند.
- این جریان‌ها می‌توانند ولتاژهای غیرعادی و ناگهانی در خطوط انتقال برق ایجاد کنند که می‌تواند تجهیزات حساس شبکه برق را دچار آسیب کند.
ترانسفورماتورها به‌ویژه در برابر GIC آسیب‌پذیر هستند و ممکن است دچار گرمایش بیش‌ازحد، آسیب داخلی، و حتی خرابی کامل شوند.
مرکز پیش‌بینی هوا و فضا (SWPC) اخطارهای Solar Radiation Storm را با استفاده از مقیاس فضایی هوا NOAA (NOAA Space Weather Scale) از S1 تا S5 دسته‌بندی می‌کند. این مقیاس بر اساس اندازه‌گیری پروتون‌های با انرژی بالا توسط ماهواره‌های GOES در مدار هم‌زمانی (geosynchronous orbit) تعیین می‌شود. شروع یک Solar Radiation Storm زمانی تعریف می‌شود که جریان پروتون‌ها با انرژی‌های ≥ 10 MeV برابر یا بیشتر از 10 واحد جریان پروتون (1 pfu = 1 ذرهسم-2ثانیه-1استر-1) باشد. پایان یک Solar Radiation Storm زمانی تعریف می‌شود که جریان پروتون‌ها با انرژی‌های ≥ 10 MeV به مقدار 10 واحد جریان پروتون یا بیشتر اندازه‌گیری شود
در اخطارهای Proton Flux، مخفف PFU به معنای “واحد جریان پروتون” است. این واحد نشان‌دهنده تعداد پروتون‌ها با انرژی‌های بالا است که در محیط فضایی نزدیک زمین شناسایی می‌شوند. برای اخطارهای مرتبط با جریان پروتون‌ها با انرژی‌های بالا، از دو مقدار مشخص استفاده می‌شود:
1. PFU ≥ 10 MeV (واحد جریان پروتون با انرژی‌های بالا بیشتر از 10 مگاالکترون ولت)
این اخطارها بر اساس تجاوز یا برابر شدن جریان پروتون‌ها با انرژی‌های بالا از 10 PFU صادر می‌شوند.
مقادیر مشخص شده در مقیاس Solar Radiation Storm (مقیاس S) توسط NOAA مطابقت دارند.
2. PFU ≥ 100 MeV (واحد جریان پروتون با انرژی‌های بالا بیشتر از 100 مگاالکترون ولت)
این اخطارها بر اساس تجاوز یا برابر شدن جریان پروتون‌ها با انرژی‌های بالا از 1 PFU صادر می‌شوند.
اخطارها و هشدارهای مرتبط با جریان پروتون‌ها با انرژی‌های بالا به منظور اطلاع‌رسانی در مورد خطرات مرتبط با تشعشع خورشیدی برای ماهواره‌ها، فضانوردان، و سیستم‌های فضایی استفاده می‌شوند
