با رمز و رازهای “خورشید” آشنا شوید

ایران اکازیون:در فوریه‌ سال ۲۰۲۰، رصدخانۀ دینامیک خورشیدی ناسا(SDO) دهمین سالگرد فعالیتش در فضا را جشن گرفت. طی دهه‌ی گذشته، فضاپیما دائما در حال بررسی خورشید بود و نحوۀ فعالیت خورشید و هدایت ِ آب و هوای فضایی توسط خورشید را مطالعه می‌کرد – شرایطی پویا در فضا که بر کل منظومه‌شمسی از جمله زمین تأثیر می‌گذارد. در این مطلب با برخی رمز و رازهای خورشید که توسط رصدخانه دینامیک خورشیدی شناسایی شده، آشنا می‌شویم.

به گزارش بیگ بنگ، از زمان پرتاب این رصدخانۀ فضایی در ۱۱ فوریه ۲۰۱۰، تاکنون میلیون‌ها تصویر علمی از نزدیکترین ستاره به ما جمع‌آوری شده و بینش‌های جدیدی دربارۀ نحوه‌ عملکرد آن بدست آمده است. اندازه‌گیری‌ها از سطح خورشید، داخل خورشید تا جو، میدان مغناطیسی و خروجی انرژی – منجر به درک عمیق این ستاره شده است. تصاویر این رصدخانه فضایی از خورشید نمادین و بسیار زیبا هستند. همچنین این کاوشگر، چرخۀ فعالیت یازده ساله‌‌ خورشید را رصد می‌کند. در این مطلب می‌توانید چند دستاورد مهم رصدخانۀ دینامیک خورشیدی را مشاهده نمایید.

۱-شعله‌های حیرت‌آور خورشید

“رصدخانه دینامیک خورشیدی” شاهد شعله‌های حیرت‌آور بیشماری بوده – انفجارات غول‌آسای پلاسمای آزاد شده از سطح خورشید – که بسیاری از آنها به تصاویر نمادینی تبدیل شده‌اند. رصدخانه دینامیک خورشیدی در یک سال و نیم اول تقریبأ ۲۰۰ شعلۀ خورشیدی را نظاره کرد که دانشمندان را قادر ساخت تا یک الگو را تشخیص دهند. آنها متوجه شدند که حدود ۱۵% از شعله‌ها دارای «یک شعلۀ مرحله آخر» بودند که چند دقیقه تا چند ساعت پس از اولیه شعله رخ می‌دهند. دانشمندان با مطالعه‌ این دستۀ ویژه درک بهتری از میزان انرژیِ تولید شده از انفجارات خورشید، کسب کردند.

۲-گردبادهای خورشیدی

در فوریه سال ۲۰۱۲، رصدخانه دینامیک خورشیدی تصاویری را ثبت کرد که طوفان‌های عجیبی را در سطح خوشیدی نشان می‌داد. سپس مشاهدات این طوفان‌ها را کشف کردند که توسط میدان‌های مغناطیسی که به دور پلاسما در گردشند ساخته شده بودند و می‌توانستند با سرعت تا ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ساعت چرخش کنند. بر روی زمین، طوفان‌ها فقط به سرعت‌های ۴۸۲ کیلومتر بر ساعت می‌رسند.

۳-امواج غول‌آسا

دریای فریبندۀ پلاسما بر روی سطح خورشیدی امواج غول‌آسایی، ایجاد می‌کند که با سرعت ۳ میلیون بر ساعت در اطراف خورشید گردش می‌کنند. این امواج که بر اساس ابزار نامگذاری در فضاپیمای رصدخانه‌ی هلیوفیزیک و خورشیدی نامگذاری شده‌اند، EIT نام دارند. مشاهدات برای اولین‌بار نشان دادند که امواج چگونه در سطح حرکت می‌کنند. دانشمندان گمان می‌کنند که این امواج توسط تخلیه‌های تودۀ تاجی تحریک شده‌اند؛ این تخلیه‌ها ابرهای پلاسمایی را از سطح خورشید به منظومه‌شمسی ساطع می‌کنند.

۴-دنباله‌های قابل‌احتراق

“رصدخانه دینامیک خورشیدی” تاکنون شاهد گذر دو دنباله‌دار از کنار خورشید بوده است. در دسامبر سال ۲۰۱۱، دانشمندان مشاهده کردند که دنباله‌دار لاوجوی همانطور که در حال عبور از ۸۳۰ هزار کیلومتری بالاتر از سطح خورشید بود، سعی داشت در برابر حرارت شدید زنده بماند. همچنین دنباله‌دار ISON در سال ۲۰۱۳ در برابر این مقابله دوام نیاورد. این کاوشگر بر اساس این مشاهدات اطلاعات جدیدی را دربارۀ تعامل خورشید و دنباله‌دارها به دانشمندان ارائه داد.

۵- گردش جهانی

سراسر خورشید بدون سطح جامد است و به دلیل حرارت شدیدِ فرار و چرخش خورشید دائمأ جریان دارد. الگوهای گردش بزرگ مقیاسی که از عرض جغرافیایی میانی عبور می‌کنند، گردش نصف‌النهاری نامیده می‌شوند. مشاهدات رصدخانه دینامیک خورشیدی، نشان می‌دهد این گردش‌ها خیلی پیچیده‌تر از آن چیزی هستند که دانشمندان در ابتدا تصور می‌کردند و با تولید لکه‌های خورشیدی در ارتباط هستند. این الگوهای گردش پیچیده حتی می‌توانند توضیح دهند که چرا گاهی‌اوقات یک نیمکره نقاط خورشیدی بیشتری نسبت به نیمکرۀ دیگر دارد.

۶- پیش‌بینی آینده

خورشید ماده‌ را بصورت باد خورشیدی در سراسر سامانۀ خورشیدی پخش می‌کند که به “خروج جرم از تاج خورشیدی”(CME) معروف است. وقتی این بادهای خورشیدی با محیط مغناطیسی زمین تعامل برقرار کنند، می‌توانند آب و هوای فضایی را تحریک کنند که برای فضاپیما و فضانوردان خطرناک است. دانشمندان ناسا با استفاده از داده‌های رصدخانه دینامیک خورشیدی بر روی مدلسازی مسیر CME با عبورش از سامانه‌ی خورشیدی کار کردند تا تأثیر بالقوۀ آن بر روی زمین را پیش‌بینی کنند. خط مبنای طولانی مشاهدات خورشیدی به دانشمندان کمک کرده تا مدل‌های یادگیری ماشینی اضافی را تهیه کنند و زمان این بادهای خورشیدی را پیش‌بینی نمایند.

۷-کم‌نوری‌های تاجی

جو خارجیِ بیش از حد حرارت دیدۀ خورشید که «تاج خورشیدی» نام دارد، گاهی‌اوقات کم‌نورتر می‌شود. دانشمندانی که کم‌نورشدگی تاجی را مطالعه کردند دریافتند این کم‌نورشدگی‌ها به “خروج جرم از تاج خورشیدی”(CME) ربط دارد. این رویداد محرک‌ اصلی رویدادهای آب و هوای فضایی شدید است و می‌تواند به ماهواره‌ها و فضانوردان آسیب برساند. دانشمندان با استفاده از تحلیل آماریِ تعداد بزرگی از رویدادهای مشاهده شده با رصدخانه دینامیک خورشیدی توانستند خطرناکترین نوع ِ جرم و سرعت CMEها در جهت زمین را محاسبه کنند. محققان با ارتباط دادنِ کم‌نورشدگی تاجی به اندازۀ جرمی که از خورشید خارج می‌شود، امیدوارند بتوانند اثرات آب و هوای فضایی در اطراف ستاره‌های دیگر را نیز مطالعه کنند.

۸- مرگ و تولد یک چرخۀ خورشیدی

با گذشت یک دهه مشاهدات، رصدخانه دینامیک خورشیدی اکنون شاهد یک چرخۀ خورشیدی ۱۱ ساله‌ی کامل بوده است. این رصدخانۀ فضایی که تقریبأ در نزدیکی شروع چرخه‌ی خورشیدی ۲۴ شروع به کار کرده فعالیت خورشید را تا بیشینه خورشیدی تماشا کرد و سپس در کمینه‌ی خورشیدی مداوم محو شد. این مشاهدات ِ چند ساله به دانشمندان کمک می‌کنند تا نشانه‌های افت یک چرخۀ خورشیدی و شروع چرخه‌ بعدی را بهتر درک کنند.

۹- حفره‌های تاجی قطبی

گاهی‌ در سطح خورشید نواحی تاریک بزرگ دیده می‌شود که «حفره‌های تاجی» نام دارند. در این نواحی انتشار فرابنفش کم است. تحقیقات نشان می‌دهد این حفره‌ها که به میدان مغناطیسی خورشید متصل هستند، چرخۀ خورشیدی را دنبال می‌کنند و در بیشینه‌ی خورشیدی افزایش می‌یابند. وقتی حفره‌ها در نواحی بالا و پایین خورشید تشکیل شوند به آنها حفره‌های تاجی قطبی گفته می‌شود. دانشمندان “رصدخانه دینامیک خورشیدی” توانستند از ناپدید شدن آنها برای تعیین زمان معکوس شدن میدان مغناطیسی خورشید استفاده کنند – نشانگر کلیدی زمان رسیدن خورشید به بشینۀ خورشیدی.

۱۰- انفجارات مغناطیسی جدید

در پایان دهه‌ در دسامبر سال ۲۰۱۹، مشاهدات “رصدخانه دینامیک خورشیدی” به دانشمندان کمک کرد تا یک نوع کاملأ جدید از انفجار مغناطیسی را کشف کنند. این نوع خاص – که اتصال مجدد مغناطیسی آنی نامیده می‌شود (در مقابل اشکال کلی‌ترِ اتصالات مغناطیسی که قبلأ مشاهده شده‌اند) – یک نظریه‌ به قدمت چند دهه را اثبات کرد. این امر به دانشمندان کمک می‌کند تا درک کنند که چرا جو خورشید اینچنین داغ است، آب و هوای فضایی را بهتر پیش‌بینی کنند و به پیشرفت‌های بزرگی در آزمایشات کنترل شدۀ فیوژن و پلاسمای آزمایشگاهی دست پیدا کنند.

تمام ابزار در رصدخانه دینامیک خورشیدی هنوز در وضعیت خوبی به سر می‌برند و می‌توانند یک دهه دیگر نیز کار کنند. “رصدخانه دینامیک خورشیدی” در دهمین سالِ عملیاتش در یک مأموریت مشترک جدید بین سازمان فضایی اروپا و ناسا به نام مدارگرد خورشیدی شرکت خواهد کرد. مدارگرد خورشیدی با مدار شیب‌دارش می‌تواند مناطق قطبی که “رصدخانه دینامیک خورشیدی” پوشش‌دهی کمی در آنها داشت را مشاهده کند. مدارگرد خورشیدی همچنین دارای ابزار مکملی است که دو مأموریت را امکانپذیر می‌کنند تا تصاویر سه بعدی از ساختارهای زیر سطح مرئی خورشید ارائه دهند و درک بزرگتری از فعالیت خورشیدی در سال‌های آتی به دانشمندان عرضه خواهد کرد.

ترجمه: سحر الله وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: NASA