पृथ्वी पर तीन दशकों के सौर तूफानों के तापीय संकेतों से अंतरिक्ष मौसम पूर्वानुमान के लिए नए सुराग मिलते हैं
Indian astrophysicists have uncovered new insights into how large solar eruptions called Interplanetary Coronal Mass Ejections (ICMEs) evolve thermally during their journey from the Sun to the Earth, and how this thermal state influences their potential to disturb Earth’s magnetic environment that influence radio communications, aviation routes, and power grids. While most earlier studies focused on ICME speed, magnetic structure, or isolated case events, the thermal evolution of ICMEs, how they gain or lose heat during interplanetary travel, has remained less understood. The new study bridges this gap by using in situ solar wind plasma measurements from satellites at L1 (a point 1.5 million km away from the Earth, in the direction of the Sun) and applying a polytropic framework to quantify the ICME thermal state on an event-by-event basis.
By- Jyoti Rawat
भारतीय खगोल भौतिकविदों ने इस बात की नई जानकारी हासिल की है कि अंतरग्रहीय कोरोनल मास इजेक्शन (आईसीएमई) नामक बड़े सौर विस्फोट सूर्य से पृथ्वी तक की अपनी यात्रा के दौरान ऊष्मीय रूप से कैसे विकसित होते हैं, और यह ऊष्मीय अवस्था पृथ्वी के चुंबकीय वातावरण को बाधित करने की उनकी क्षमता को कैसे प्रभावित करती है, जो रेडियो संचार, विमानन मार्गों और बिजली ग्रिड को प्रभावित करती है।
सूर्य के बाहरी वायुमंडल से निकलने वाले चुंबकीय प्लाज्मा के विशाल विस्फोट (आईसीएमई) अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में यात्रा करते हैं। जब ये आईसीएमई हमारी ओर आते हैं और पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से टकराते हैं, तो वे इसे विक्षुब्ध कर सकते हैं और भूचुंबकीय तूफान उत्पन्न कर सकते हैं। इन तूफानों का उपग्रह संचालन, जीपीएस और रेडियो संचार, विमानन मार्गों और बिजली ग्रिड पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है, साथ ही पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल में रंग-बिरंगी प्राकृतिक रौशनियां (अरोरा) भी उत्पन्न होते हैं। सूर्य की गतिविधि का स्तर 11 साल के चक्र में बदलता रहता है, और इन चक्रों के चरम के दौरान अधिक आईसीएमई उत्पन्न होते हैं। वर्तमान चक्र, संख्या 25, का चरम 2025 में था।
भारत सरकार के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के अधीन एक स्वायत्त संस्थान, भारतीय खगोल भौतिकी संस्थान (आईआईए), बेंगलुरु की एक शोध टीम ने सूर्य से 1 खगोलीय इकाई (एयू) (पृथ्वी के निकट) पर आईसीएमई के तापीय व्यवहार का पहला दीर्घकालिक सांख्यिकीय अध्ययन किया। इस अध्ययन में 1995 से 2024 तक तीन सौर चक्रों (23, 24 और 25 के उदय चरण) में फैले 29 वर्षों के सार्वजनिक रूप से उपलब्ध प्रेक्षणों का उपयोग किया गया। सौम्यरंजन खुंटिया और वागेश मिश्रा द्वारा किए गए विश्लेषण से सौर गतिविधि चक्र के विभिन्न चरणों और सौर तूफानों की भू-प्रभावशीलता से जुड़े आईसीएमई के लिए विशिष्ट ऊष्मागतिकीय अवस्थाओं का पता चला।
पहले के अधिकांश अध्ययनों में आईसीएमई की गति, चुंबकीय संरचना या विशिष्ट घटनाओं पर ध्यान केंद्रित किया गया था, लेकिन आईसीएमई के तापीय विकास, यानी अंतरग्रहीय यात्रा के दौरान वे किस प्रकार ऊष्मा प्राप्त करते हैं या खोते हैं, इस विषय पर अभी तक पर्याप्त जानकारी नहीं है। यह नया अध्ययन एल1 (पृथ्वी से 15 लाख किलोमीटर दूर, सूर्य की दिशा में स्थित एक बिंदु) पर उपग्रहों से प्राप्त सौर पवन प्लाज्मा के प्रत्यक्ष मापन का उपयोग करके और एक बहुरूपी ढांचा लागू करके आईसीएमई की तापीय स्थिति को घटना-दर-घटना के आधार पर निर्धारित करके इस कमी को पूरा करता है।
इस अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने ओम्नी डेटाबेस (नासा गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर में स्पेस फिजिक्स डेटा फैसिलिटी द्वारा अनुरक्षित) का उपयोग किया, जो एल1 के निकट कई अंतरिक्ष यानों से प्राप्त मापों को मिलाकर पृथ्वी के बो शॉक (वह सीमा जहां तीव्र सौर पवन पहली बार पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से टकराती है और अचानक विक्षेपित हो जाती है) पर सौर पवन की स्थितियों का विवरण प्रदान करता है। यह डेटासेट नासा सीडीएवेब रिपॉजिटरी से प्राप्त किया गया था। यह डेटा सूर्य से 1 खगोलीय इकाई की दूरी पर पृथ्वी के निकट पहुंचने पर आईसीएमई के गुणों के मापों का एक समृद्ध स्रोत है।
वैज्ञानिकों ने गणना की कि प्रत्येक आईसीएमई चुंबकीय इजेक्टा (एमई) के लिए घनत्व के साथ दबाव/तापमान कैसे बदलता है, जिसे तकनीकी रूप से पॉलीट्रोपिक इंडेक्स कहा जाता है, जिसने पृथ्वी के निकट आने पर इन विशाल इजेक्टा के आंतरिक प्लाज्मा के विकास को समझने में मदद की।
इस आम धारणा के विपरीत कि सीएमई (सीएमई) विस्तार के साथ ठंडी हो जाती हैं, यह अध्ययन दर्शाता है कि आईसीएमई (आईसीएमई) ऊष्मागतिक रूप से सक्रिय होती हैं (ऊर्जा हस्तांतरण में भाग लेती हैं)। लगभग 45 प्रतिशत चुंबकीय इजेक्टा 1 एयू पर ऊष्मीकरण के संकेत प्रदर्शित करते हैं, विशेष रूप से सौर अधिकतम के निकट, जो सक्रिय पारगमन तापन प्रक्रियाओं का संकेत देते हैं।
विश्लेषण से यह भी पता चलता है कि सौर चक्र 23 में अधिक तापीय अवस्थाओं से सौर चक्र 24 में अधिक शीतलन-प्रधान अवस्थाओं की ओर बदलाव हुआ है। सौर गतिविधि के साथ यह व्यवस्थित परिवर्तन दर्शाता है कि सीएमई का तापीय विकास सौर चुंबकीय वातावरण की वैश्विक स्थिति से प्रभावित होता है, जो सूर्यभौतिकी और अंतरिक्ष मौसम विज्ञान के लिए एक और महत्वपूर्ण नई समझ है।
मंथली नोटिसिस ऑफ द रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी (एमएनआरएएस) में प्रकाशित अध्ययन पृथ्वी पर देखे गए सौर तूफानों की तीव्रता या भू-प्रभावशीलता और आईसीएमई की तापीय अवस्था के बीच संबंध स्थापित करता है। सबसे भू-प्रभावी तूफान तापन अवस्था (कम गामा) में आईसीएमई से जुड़े होते हैं और इनकी विशेषता मजबूत चुंबकीय क्षेत्र, कम प्लाज्मा बीटा (चुंबकीय दबाव प्रभुत्व का संकेत), संकुचित आवरण क्षेत्र और बढ़ी हुई विस्तार गति होती है।
यह संयुक्त तापीय-चुंबकीय दृष्टिकोण एक बहुआयामी नैदानिक ढांचा प्रदान करता है जो अंतरिक्ष मौसम के प्रभावों के पूर्वानुमान में सुधार कर सकता है।
“पृथ्वी की ओर आने वाले आईसीएमई के तापीय व्यवहार को समझना अंतरिक्ष मौसम की भविष्यवाणी के लिए रोमांचक संभावनाएं खोलता है। यदि रिमोट सेंसिंग या प्रारंभिक इन सीटू अवलोकनों से पॉलीट्रोपिक इंडेक्स रुझानों जैसे तापीय संकेतों का अनुमान लगाया जा सकता है, तो वे आने वाले सौर तूफानों की संभावित भू-प्रभावशीलता के पूर्वसूचक के रूप में काम कर सकते हैं,” आईआईए के प्रमुख लेखक और डॉक्टरेट छात्र सौम्यरंजन खुंटिया ने कहा।
“हमारे शोध से यह साबित होता है कि पॉलीट्रोपिक इंडेक्स आईसीएमई की तापीय स्थिति का एक महत्वपूर्ण नैदानिक संकेतक है और यह पृथ्वी पर भूचुंबकीय प्रतिक्रिया से जुड़ा हुआ है। प्लाज्मा और चुंबकीय क्षेत्र के गुणों के साथ मिलकर, यह ज्ञान गंभीर अंतरिक्ष मौसम घटनाओं के प्रभावों का पूर्वानुमान लगाने की हमारी क्षमता को बढ़ाता है,” आईआईए के एसोसिएट प्रोफेसर वागेश मिश्रा ने कहा।
मिश्रा ने आगे कहा कि भविष्य के प्रयासों में भारत के आदित्य-एल1 सौर मिशन से प्राप्त प्रेक्षणों को एकीकृत किया जाएगा, जिसमें कोरोनोग्राफिक और सौर पवन उपकरण शामिल हैं, ताकि सूर्य के करीब सीएमई के थर्मल विकास को बेहतर ढंग से ट्रैक किया जा सके और अंतरिक्ष मौसम पूर्वानुमान के लिए पूर्वानुमान मॉडल को परिष्कृत किया जा सके।
प्रकाशन लिंक: https://academic.oup.com/mnras/article/545/4/staf2242/8383415
ArXiv लिंक: https://arxiv.org/abs/2512.15155