החלל שביננו לבין השמש וכוכבי הלכת האחרים אינו ריק, אלא מלא בחומר שנקרא פלזמה. רובה של הפלזמה במערכת השמש מגיעה מפני השמש בזרם הנקרא רוח השמש. רוח השמש אינה קבועה אלא דינמית, ועוצמתה משתנה באופן שקשה לחזות. שינויים אלו גורמים לשלל הפרעות לשדה המגנטי של כדור הארץ ועלולים לגרום נזק לחלליות, לווינים, מערכות ניווט ורשתות חשמל, נזק היכול להסתכם במליוני דולרים. כמו כן עלולות תופעות אלו לפגוע בבריאות אסטרונאוטים ונוסעים בטיסות העוברות קרוב לקוטב. לכן, מושקעים בעשורים האחרונים מאמצים ומשאבים רבים למדידה, ניטור, והבנה של תהליכים אלה, המכונים בשם הכללי “מזג אויר חללי” (space weather). הבנה של רוחות שמש חשובה גם להערכת הסיכוי להתפתחות חיים על כוכבי לכת אחרים.

פלזמה היא חומר במצב גז מיונן, כלומר גז שבו כל אטום איבד אלקטרון אחד או יותר כך שהפלזמה מורכבת מיונים חיוביים ואלקטרונים חופשיים. פלזמות עשויות אם כן מחלקיקים טעונים חשמלית, ובניגוד לגז נייטרלי, הן מגיבות לשדות חשמליים ומגנטיים. הבדל זה גורם לכך שלפלזמות חלליות, על אף היותן דלילות ביותר, יש השפעה רבה על מערכות טכנולוגיות בחלל ועל הקרקע.

המקור של הפלזמה שממלאת את מערכת השמש הוא השמש עצמה. אטמוספירת השמש כה חמה עד שהאטומים שבה מתייננים. הפלזמה הזו, המורכבת ממעל 90 אחוז יוני מימן ואלקטרונים, "נדחפת" החוצה אל החלל בשל הלחץ הגדול באטמוספירת השמש לעומת הריק שיש סביבה. כך נוצרת "רוח השמש", הממלאת את החלל, עוטפת את כל כוכבי הלכת, השביטים, האסטרואידים, ובסופו של דבר מגיעה למרחק של עד פי שתיים ממסלולו של פלוטו. במרחק זה, רוח השמש נעצרת כשהיא נפגשת בגזים ואבק מחוץ למערכת השמש.

חשיפה לפלזמה חללית מסוכנת ליצורים חיים, מאחר שהאלקטרונים והיונים המהירים עלולים להזיק לתאים החיים, כולל למטען הגנטי הנמצא בהם. מכיוון שרוח השמש ממלאת את מערכת השמש, סכנה זו קיימת אפילו בחלל הרחוק מהשמש. מצד שני, רוח השמש עשויה מטענים חשמליים, ולכן שדות מגנטיים מסוגלים להסיט אותה. הדבר המקנה לכדור הארץ הגנה הינו בין השאר השדה המגנטי שלו, אשר חוסם את רוח השמש ולא נותן לה להגיע לפני השטח.

האזור סביב כדור הארץ שבו השדה המגנטי הינו דומיננטי נקרא המגנטוספירה, וכל עוד אנו בתוכה, אנחנו מוגנים מהזרימה החופשית של רוח השמש. אך הדברים אינם כה פשוטים: סיבובו של כדור הארץ סביב עצמו, שינויים ברוח השמש, והתפרצויות שמש גדולות, כולם גורמים לכך שהמערכת כולה מאוד דינמית, וישנה חדירה של חלקיקים מהשמש לתוך המגנטוספירה. כאשר השמש פעילה במיוחד, ישנה התגברות של תופעות כמו הזוהר הצפוני, חגורות הקרינה הסובבות את  כדור הארץ [1], לעליה בצפיפות של היונוספירה וכולי. בנוסף, בזמנים אלה השדה המגנטי הנמדד על פני כדור הארץ עובר תנודות מהירות.

אמנם שינויים אלו לא מורגשים על ידי בני האדם, אבל ה"סערות מגנטיות" הללו משפיעות על מערכות טכנולוגיות: השראת זרמים בקוי מתח של רשתות חשמל היכולים לגרום לעומס יתר ואף לשיתוק תחנות כח, הפרעות לתקשורת לוויינית ואי דיוקים בנתוני ג'י פי אס [2]. סערות גדולות עלולות לגרום לנזק של מאות מיליוני דולרים [3].

בחלל, הדברים חמורים בהרבה. לווינים וחלליות אשר נמצאים באזורים בהם השדה המגנטי המגן של כדור הארץ חלש יותר והם פחות מוגנים, חווים כשלים רבים באלקטרוניקה. תעשיית החלל יודעת להתגבר על הרבה מן הכשלים או להתכונן אליהם, אך עדיין מתרחשות פגיעות בטכנולוגיה. כמו כן, נתונים היסטוריים מעידים כי עלולים להתרחש אירועים גיאו-מגנטיים מאוד גדולים, אשר עדיין לא התרחשו שנית מאז תחילת עידן החלל, אך הם בהחלט עלולים עוד להגיע [4].

בדומה למזג האויר על כדור הארץ, ה"גביע הקדוש" של מדעי החלל הוא לפתח טכנולוגיות המסוגלות לחזות את מזג האויר החללי. זאת, על מנת לפתח מערכות התראה למפעילי חלליות ולווינים, לצרכנים  התלויים בצורה קריטית ב-GPS, וכמובן לטיסות חלל מאויישות. לכן, מבחינה אסטרטגית, ארגונים ממשלתיים ומסחריים משקיעים בבניית מודלים מורכבים המסוגלים לקחת תצפיות של השמש וניטור של רוח השמש, ולחזות הפרעות לכדור הארץ. נתוני זמן אמת של הפרעות מגנטיות וכן תחזיות על סמך מודלים ממוחשבים מפורסמים באתרים ציבוריים ומשמשים סוכנויות חלל, מפעילי לווינים מסחריים, וכל ארגון אחר התלוי בטכנולוגיות הרלוונטיות [5] [6] [7].

למרות התקדמות רבה שנעשתה בתחום, המודלים הקיימים מסוגלים לתת תחזיות מקורבות בלבד, ונדרשת הבנה יותר עמוקה או תוספת של מדידות רבות, על מנת להגיע לרמת הדיוק הנדרשת.

נציין, כי יש לא מעט עדויות לקיומן של רוחות שמש במערכות שמש אחרות, ולכן ככל הנראה מדובר בתופעה כללית. לכן, עם גילויים של עוד ועוד כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש, עולה השאלה אילו מהם יכולים לקיים שדה מגנטי בעוצמה המתאימה להתפתחות חיים. גילוי ישיר של שדות מגנטים כאלו הינו מאתגר במיוחד, בשל הגודל והמרחק. עד כה, נמצאו ראיות לשדה מגנטי רק בכוכב לכת אחד מחוץ למערכת השמש [8].

לכן, הידע בתחום זה ככל הנראה יתקדם לא בהכרח על סמך תצפיות בלבד, אלא גם על סמך הבנה טובה יותר של ליבות כוכבי הלכת וכיצד הן מייצרות שדות מגנטיים. לצורך כך, מתכננת נאסא מספר רב של משימות שמטרתן לחקור שדות מגנטיים של כוכבי הלכת המוכרים לנו, כגון שבתאי, צדק, כוכב חמה, וכן של אסטרואידים.

מקורות:

[1] על חגורות הקרינה סביב כדור הארץ
[2]  קישור לאתר חיזוי מזג האוויר בחלל
[3] על נזקי מזג האוויר בחלל
[4] על סופת השמש של 1859
[5] מרכז חיזוי מזג אויר חללי של ממשלת ארהב
[6] אתר המרכז את המודלים המדעיים לחזוי מזג אויר חללי, בניהול נאסא
[7] אתר המרכז נתוני זמן אמת ומודלים של מזג האוויר בחלל 
[8] על כוכב בעל שדה מגנטי חזק במיוחד
[9] מאמר מדעי בנושא