इसरो ने पृथ्‍वी, सूर्य-पृथ्‍वी एल1 बिंदु और चंद्रमा से हाल की सौर विस्फोट घटनाओं के चित्र खींचे
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14 मई, 2024

मई 2024 की शुरुआत में अत्यधिक सक्रिय क्षेत्र एआर13664 में उठे एक शक्तिशाली सौर तूफान ने पृथ्वी को प्रभावित किया। इस क्षेत्र ने एक्स-क्लास लपटों और प्रभामंडलीय मास उत्सर्जन (सीएमई) की एक श्रृंखला पृथ्वी की ओर प्रसारित किया। परिणामी भूचुंबकीय तूफान 2003 (डीएसटी सूचकांक-412 एनटी) के बाद से सबसे तीव्र था, जिससे संचार और जीपीएस प्रणालियों में व्यवधान पैदा हुआ। साथ ही कई एम-क्लास और सी-क्लास लपट भी उठी हैं। इनमें से कई लपटें 11 मई 2024 के शुरुआती घंटों में देखे गए भूचुंबकीय तूफानों के पीछे उच्च ऊर्जा कणों के साथ आभा सीएमई (सीएमई) के साथ थे जो पृथ्वी की ओर निर्देशित हैं। भूचुंबकीय तूफान सूचकांक (केपी) ने 9 (जो अधिकतम है) को छुआ और बहुत प्रबल एक्स-क्लास लपट (एक्स 5.8) दर्ज की गई। सौर लपट चुंबकीय पुनर्संयोजन द्वारा प्रबलित की गई ऊर्जा के प्रस्फोट, जिसे पत्र (बी-एक्स) द्वारा वर्गीकृत किया गया है, जिसमें प्रत्येक पत्र शक्ति में दस गुना वृद्धि का संकेत देता है। एक्स-क्लास लपटें सबसे शक्तिशाली (शीर्ष प्रवाह रेंज> 10-4 डब्ल्यूएम-2) हैं, जो प्रमुख व्यवधानों को प्रबलित कर सकते हैं। लपटें का अगला निचला स्तर, एम क्लास, 10-5-10-4 डब्ल्यूएम-2 की शीर्ष प्रवाह रेंज का प्रतिनिधित्व करता है।

यह 2003 के बाद से अपनी ताकत के मामले में सबसे बड़ा भूचुंबकीय तूफान है, क्योंकि सूर्य पर ज्वलंत क्षेत्र उतना ही बड़ा था जितना कि 1859 में हुई ऐतिहासिक रूप से महत्वपूर्ण कैरिंगटन घटना थी। पिछले कुछ दिनों में कई एक्स-क्लास के लपट और सीएमई ने पृथ्वी को प्रभावित किया है। उच्च अक्षांशों पर इसका गंभीर प्रभाव पड़ा जहां ट्रांस-ध्रुवीय उड़ानों को पहले से ही मार्गांतरित होने की सूचना दी जा रही है। अगले कुछ दिनों में और अधिक घटनाओं की उम्मीद है। भारतीय क्षेत्र कम प्रभावित हुआ क्योंकि 11 मई की सुबह तूफान का तीव्र प्रभाव हुआ, जब आयनमंडल पूरी तरह से विकसित नहीं हुआ है। इसके अलावा, निचले अक्षांशों में होने के कारण, भारत में व्यापक पैमाने पर बहिरंश की सूचना नहीं दी गई है। प्रशांत और अमेरिकी क्षेत्रों पर आयनमंडल बहुत अशांत था।

भूमि से प्रेक्षण

इस घटना का मुख्य प्रहार अब तक भारत में 11 मई की सुबह के घंटों में हुआ, जब आयनमंडल पूरी तरह से विकसित नहीं हुआ था। राष्ट्रीय वायुमंडलीय अनुसंधान प्रयोगशाला (एनएआरएल, गादंकी, आंध्र प्रदेश में समन्‍वयकों के साथ जीएनएसएस नेटवर्क प्रेक्षण13.4593°उ, 79.1684°पू) 10 मई की आधी रात से 11 मई की सुबह तक कुल इलेक्ट्रॉन सामग्री (टीईसी) में 50% से अधिक की कमी दर्शाते हैं। 11 मई को दिन के समय टीईसी लगभग 10% अधिक था, जिसमें बड़ी भिन्नताएं अशांत आयनमंडल को दर्शाती थीं। शाम को टीईसी लगभग 30% अधिक है। कोई एल बैंड की चमक नहीं देखी गई है। राडार प्रेक्षणों ने कोई बुलबुला नहीं दर्शाया, जो टीईसी के अनुरूप था और जीएनएसएस रिसीवरों द्वारा देखा गया था।

जबकि यह गादंकी का प्रेक्षण था, आईएनएसडब्ल्यूआईएम (अंतरिक्ष मौसम प्रभाव निगरानी के लिए भारतीय नेटवर्क) नेटवर्क के थुम्बा (8.5310° उ, 76.8750° पू) नोड द्वारा प्रेक्षण अधिक नाटकीय थे। यह उम्मीद की जाती है, जैसा कि आयनोस्फेरिक रिंग धारा, जो भूचुंबकीय तूफानों के दौरान बढ़ाई जाती है, थुंबा के आकाश में गुजरती है। 11 मई, 2024 को भूचुंबकीय तूफान के जवाब में 8 केंद्र शासित प्रदेश के बाद त्रिवेंद्रम में टीईसी मूल्यों में तेज वृद्धि देखी गई और 10 केंद्र शासित प्रदेश तक, 09/10 मई को नियंत्रण दिवस की तुलना में 100% से अधिक वृद्धि हुई है। लगभग 80 टीईसीयू (टीईसीयू की 1 कुल इलेक्ट्रॉन सामग्री इकाई का अर्थ है एक कॉलम एकीकृत अर्थ में प्रति मीटर वर्ग 1016 इलेक्ट्रॉन) त्रिवेंद्रम पर 09 बजे आईएसटी प्लाज्मा। यह एक ही स्थानीय समय में टीईसी के विशिष्ट मूल्य की तुलना में बहुत बड़ा है, जो ~ 10-20 टीईसीयू है।

अंतरिक्ष से प्रेक्षण

इसरो ने इस कार्यक्रम के हस्ताक्षरों को रिकॉर्ड करने के लिए अपने सभी प्रेक्षण प्लेटफॉर्म और प्रणालियां का उपयोग किया हैं। आदित्य-एल1 और चंद्रयान-2 दोनों ने प्रेक्षण किए हैं और चिह्नों का विश्लेषण किया गया है।

आदित्य-एल1 द्वारा प्रेक्षण

इस बीच, आदित्य-एल1 पर एएसपीईएक्स नीतभार अब तक उच्च गति सौर पवन, उच्च तापमान सौर पवन प्लाज्मा और ऊर्जस्वी आयन प्रवाह दर्शा रहा है। एएसपीईएक्स में दो उप-प्रणालियां उपकरण शामिल हैं - सौर पवन आयन वर्णक्रममापी (एसडब्ल्यूआईएस) और एसटीईपीएस (सुप्रतापीय और ऊर्जावान कण वर्णक्रममापी)। एसडब्ल्यूआईएस का टीएचए-1 (टॉप हैट एनालिसर-1) प्रजातियों के विभेदित मोड में काम करता है और एक्लिप्टिक प्लेन में द्वितीय रेडियन में अलग से एचई++ (अल्फा कण) और एच+ आयनों (प्रोटॉन) को मापता है, जबकि एसडब्ल्यूआईएस का टीएचए-2 (टॉप हैट एनालिसर-2) एक्लिप्टिक प्लेन में द्वितीय रेडियन में प्रजातियों के एकीकृत मोड में काम करता है। चित्र 1 एएसपीईएक्स में एसडब्ल्यूआईएस संवेदक के लिए ऊर्जा हिस्टोग्राम दर्शाता है।, जो सौर पवन का चिह्न दर्ज करता है। एसडब्ल्यूआईएस ने इस सौर विस्फोटक घटना के चिह्न के रूप में सौर पवन के अल्फा कण और प्रोटॉन प्रवाह की वृद्धि को दर्ज किया है।

Figure 1: Proton (lower) and alpha (upper) lines are seen from the THA-1 and 2 SWIS observations. The prominent change in the flux is noticed as the signature of this solar eruptive event. The upper and lower panels represent the observations from THA-1 and THA-2 of the SWIS. The colour bar represents the raw counts, in log scale.

चित्र 1: टीएचए-1 और 2 एसडब्यूआईएस प्रेक्षणों से प्रोटोन (लोअर) और अल्फा (अपर) लाइनें देखी जाती हैं। प्रवाह में प्रमुख परिवर्तन को इस सौर विस्फोटक घटना के चिह्न के रूप में देखा जाता है। ऊपरी और निचला पैनल एसडब्यूआईएस के टीएचए-1 और टीएचए-2 की प्रेक्षणों का प्रतिनिधित्व करते हैं। लॉग स्केल में रंग बार कच्चे काउंट्स का प्रतिनिधित्व करता है।

चित्र 2 एसटीईपीएस की प्रेक्षणों को प्रस्तुत करता है। यह सात ऊर्जा श्रेणियों में सौर पवन आयनों के प्रवाह को मापता है। घटना के दौरान ऊर्जावान आयन प्रवाह में लगातार वृद्धि देखी गई है।

Figure 2: Rise in the ion flux as observed by the STEPS. Each of the curve corresponds to specific energy bands.

चित्र 2: एसटीईपीएस द्वारा देखे गए आयन प्रवाह में वृद्धि। प्रत्येक वक्र विशिष्ट ऊर्जा बैंड से मेल खाती है।

एडिटीया-एल1 (सोलेक्स और एचईएल1ओएस) पर एक्स-रे नीतभार ने पिछले कुछ दिनों के दौरान इन क्षेत्रों से कई एक्स-और एम-क्लास लपट देखीं हैं, जबकि यथास्थित चुंबकत्वमापी (एमएजी) नीतभार ने भी घटनाओं को देखा है जैसा ही वह एल1 बिंदु से गुजरा है। सोलेक्स, एचईएल1ओएस और एमएजी नीतभारों द्वारा की गई प्रेक्षणों को क्रमशः चित्र 3, 4 और 5 में प्रस्तुत किया गया है।

Figure 3:LIghtcurve from SoLEXS. It has captured the signatures of the X-class flares in the soft X-Ray regime.

चित्र 3: सोलेक्स से लिग्टकर्व। इसने मृदु एक्स-रे शासन में एक्स-क्लास लपटों के चिह्न अंकित किए हैं।

Figure 4: Lightcure from HEL1OS. It has also captured X class of flares, in the hard X-Ray regime.

चित्र 4: एचईएल1ओएस से प्रकाशवक्र। इसने हार्ड एक्स-रे शासन में एक्स क्लास ऑफ लपटों के चिह्न अंकित किए हैं।

Figure 5: The measurements with the MAG payload has captured the perturbations in the Interplanetary Magnetic Field (IMF) caused by the solar eruptions.

चित्र 5: एमएजी नीतभार के साथ माप ने सौर विस्फोट के कारण अंतरग्रहीय चुंबकीय क्षेत्र (आईएमएफ) में विक्षोभ दर्ज किया है।

चंद्रयान-2 द्वारा प्रेक्षण

जबकि आदित्य-एल1 सूर्य को प्रथम सूर्य पृथ्वी लैगरेंज बिंदु से देखता है, चंद्रयान-2 कक्षित्र ने चंद्र ध्रुवीय कक्षा से इन सौर विस्फोट घटनाओं के चिह्न भी दर्ज किए हैं। एक्सएसएम ने इस भूचुंबकीय तूफान से जुड़ी कई दिलचस्प घटनाएं देखी हैं। चित्र 6 में 1 - 8 ए श्रेणी (एनओएए जीओईएस द्वारा उपयोग की जाने वाली समान सीमा) में सौर एक्स-रे प्रवाह दिखाया गया है। स्पाइक के रूप में प्रकट होने वाले बड़ी सौर लपटें (> एम5 वर्ग), को एक्सएसएम के ऑनबोर्ड तर्क द्वारा स्वायत्ततः पहचाना जाता है, जब आंतरिक तंत्र संसूचक के सामने एक फ़िल्टर लाकर घटना एक्स-रे प्रवाह को कम करने के लिए सक्रिय किया गया था, ताकि इसकी संतृप्ति को रोका जा सके।

जबकि एक्सएसएम मुख्य रूप से सौर एक्स-किरणों की निगरानी करता है, इसने उच्च स्तर के भेदभाव (यूएलडी) की सीमा पार होने पर घटनाओं की गिनती के माध्यम से स्थानीय उच्च ऊर्जा कण पर्यावरण के बारे में भी जानकारी प्रदान की है। पिछले पांच दिनों में यूएलडी इवेंट लाइट वक्र चित्र 7 में दिखाया गया है, जो 9 मई के बाद से स्थानीय चार्ज कण एकाग्रता में वृद्धि को स्पष्ट रूप से दर्शाता है। एक्सएसएम यूएलडी प्रकाश वक्र में देखे गए डुबकी चंद्रमा के आसपास के अंतरिक्षयान की कक्षा से उत्पन्न होने वाले छाया प्रभाव के कारण हैं।

Figure 6: Chandrayaan-2 XSM light curve of 1-8 angstrom X-ray flux.   The gaps in the light curve are due to the Sun going out of the XSM field of view as the Chandrayaan-2 spacecraft orbits around the Moon. For more details about the observational aspects of XSM, please check the XSM website at https://www.prl.res.in/ch2xsm/

चित्र 6: चंद्रयान-2 1-8 एंगस्ट्रॉम एक्स-रे प्रवाह का एक्सएसएम प्रकाश वक्र। प्रकाश वक्र में अंतराल सूर्य के एक्सएसएम क्षेत्र से बाहर चंद्रयान-2 अंतरिक्षयान कक्षा के रूप में चंद्रमा के आसपास बाहर जाने के कारण हैं। एक्सएसएम के प्रेक्षण संबंधी पहलुओं के बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया https://www.prl.res.in/ch2xsm/ पर एक्सएसएम वेबसाइट देखें

Figure 7: Variability of high-energy particles in the lunar orbit from ULD events observed by Chandrayaan-2 XSM

चित्र 7: चंद्रयान-2 एक्सएसएम द्वारा देखी गई यूएलडी घटनाओं से चंद्र कक्षा में उच्च-ऊर्जा कणों की परिवर्तनशीलता

अंतरिक्ष यान स्वास्थ्य

इसरो में मुख्य नियंत्रण सुविधा (एमसीएफ) टीम जियो अंतरिक्षयान द्वारा अनुभव की गई किसी भी भूचुंबकीय गतिविधि के प्रति सतर्क और प्रेक्षणशील है। अंतरिक्षयानों पर व्यवधान के संबंध में,व्यवधान के बढ़ते संचय के कारण चुंबकीय टॉर्कर ड्यूटी चक्र बदलता है जिसके परिणामस्वरूप बार-बार गति डंप होती है।

कुछ अंतरिक्षयानों में एमटीसी की वर्तमान संतृप्ति के साथ गति चक्र गति विचलन देखा गया। एकतरफा पैनल वाले अंतरिक्षयान में प्रमुख चिह्न भिन्नताएं थीं जिनके लिए बार-बार गति डंपिंग की आवश्यकता होती थी। अन्यथा, समग्र संचालन सामान्य था। मिशन के अनुसार इन्‍सैट-3डीएस में तारा संवेदक (एसएस-2) तथा इन्‍सैट-3डीआर में तारा संवेदक (एसएस-3) को बंद कर दिया गया।

इसके अलावा अब तक 30 जीईओ अंतरिक्षयानों में से किसी में भी कोई बड़ी खराबी या विसंगति नहीं देखी गई है।

इसरो के भू-केंद्रों से दिखाई देने वाले इसरो के किसी भी भूप्रेक्षण उपग्रह में कोई भी खराबी या लेच-अप नहीं था।

इस तरह की सौर घटनाओं के दौरान सूर्य की गर्मी से निकलने वाली ऊर्जा और ऊपरी वातावरण का विस्तार करती है। यह उपग्रह की ऊंचाई पर वायुमंडलीय घनत्व में वृद्धि उपग्रहों पर अधिक खिंचाव पैदा करती है, जिससे वे धीरे-धीरे ऊंचाई खो देते हैं। यह प्रभाव निम्न-पृथ्वी कक्षा में उपग्रहों के लिए सबसे स्पष्ट है। उपग्रह कक्षा क्षय के कुछ मामले भी देखे गए हैं (चित्र 8)। लगभग 153 किलोग्राम द्रव्यमान के साथ ~430 किमी पर ईओएस-07 का कक्षा क्षय नाममात्र 300 मीटर है और 11 मई को क्षय ने 600 मीटर मनाया। लगभग 688 किलोग्राम के द्रव्यमान के साथ 505 किमी पर कार्टोसैट-2F का कक्षा क्षय सामान्य रूप से 35 से 40 मीटर है और 11 मई को देखा गया क्षय 180 मीटर था (चित्र देखें। 9) सामान्य तौर पर, 11 मई 2024 को नाममात्र मूल्य की तुलना में सभी उपग्रहों के कक्षा क्षय में 5 से 6 गुना की वृद्धि हुई।

Figure 8: Orbit decay for various satellites on May 10, 2024

चित्र 8: 10 मई, 2024 को विभिन्न उपग्रहों के लिए कक्षा क्षय

Figure 9: Table presenting the orbit decay due to atmospheric drag for the LEO satellites on May 11, 2024

चित्र 9: 11 मई 2024 को एलईओ उपग्रहों के लिए वायुमंडलीय ड्रैग के कारण कक्षा क्षय को दर्शाने वाली तालिका।

इसरो नौवहन केंद्र ने अब तक नाविक सेवा मीट्रिक में कोई महत्वपूर्ण गिरावट नहीं देखी है, जो भूचुंबकीय तूफान से कोई या नगण्य प्रभाव नहीं दर्शाता है।