اسرار میدان مغناطیسی خورشیدی

کلیک - سطح خورشید پیچ و تاب می خورد و می رقصد. چیزی که از روی زمین به نظر می رسد یک دایره سفید رنگ مایل به زرد است که بدون هیچ آرامشی پیچ می خورد و حلقه ها و طوفان های چرخشی را به هوا پرتاب می کند به طوری که به اتمسفر بالایی آن یعنی تاج خورشیدی چند میلیون درجه ای آن می رسد. اما تمام این رویدادها با نور مرئی دیده نمی شوند. بشر در دهه 1950 میلادی اولین بار این ماده خورشیدی رقصان را مشاهده کرد، که نور را در طول موج های نامرئی برای چشم انسان ساطع می کرد.
مرحله بعدی بعد از شناسایی این سیستم پویا، پی بردن به دلیل ایجاد آن بود. برای این کار، دانشمندان به ترکیب مشاهدات جاری و شبیه سازی های کامپیوتری روی آوردند تا چگونگی حرکت ماده در تاج خورشیدی را بهتر تجزیه و تحلیل کنند. ما می دانیم که پاسخ ها در این حقیقت نهفته است که خورشید یک ستاره مغناطیسی غول پیکر است و از ماده ای تشکیل شده که حرکت آن هماهنگ با قوانین الکترومغناطیس است.

یکی از دانشمندان علوم فضایی در مرکز پروازهای فضایی NASA می گوید: "ما دقیقاً مطمئن نیستیم که میدان مغناطیسی خورشید در چه ناحیه ای از آن ایجاد شده است. این ناحیه ممکن است نزدیک به سطح خورشید و یا در اعماق آن باشد یا حتی در لایه های گوناگونی از اعماق آن قرار داشته باشد."
پی بردن به علت به جنبش درآمدن سیستم مغناطیسی برای پی بردن به ماهیت فضا در کل منظومه شمسی حیاتی است: میدان مغناطیسی خورشید مسئول ایجاد انفجارهای خورشیدی است که باعث ایجاد حالت های جوی در زمین می شود، مانند شفق قطبی، و همچنین باعث ایجاد میدان های مغناطیسی و تابشی بین سیاره ای می شود که فضاپیماهای گردش کننده ما در منظومه شمسی باید از طریق آن سفر خود را به انجام برسانند.

بنابراین ما چگونه می توانیم این میدان های نامرئی را ببینیم؟ ابتدا ما ماده را بر روی خورشید مشاهده می کنیم. خورشید از پلاسما تشکیل شده، یک حالت گازی شکل که در آن الکترون ها و یون ها پراکنده شده اند و ترکیبی از ذرات باردار فوق العاده داغ را به وجود می آورند. وقتی ذرات باردار حرکت می کنند، به طور طبیعی میدان های مغناطیسی را ایجاد می کنند، که به نوبه خود بر چگونگی حرکت ذرات تأثیرات ثانویه می گذارند. بنابراین پلاسمای خورشید یک سیستم پیچیده علت و معلول را به وجود می آورد که در آن پلاسما در درون خورشید(که توسط گرمای شدید حاصل از گداخت هسته ای در مرکز خود به خروش درآمده است )جریان پیدا می کند و میدان های مغناطیسی خورشید را به وجود می آورد. این سیستم به عنوان دینام خورشیدی شناخته می شود.

ما می توانیم شکل میدان های مغناطیسی را در بالای سطح خورشید مشاهده کنیم، زیرا آنها حرکت پلاسما را هدایت می کنند؛ حلقه ها و برج های ماده در تاج خورشیدی در تصاویر EUV به روشنی می درخشند. علاوه بر این میزان فضایی که این حلقه های مغناطیسی بر روی سطح خورشید، یا فتوسفر اشغال می کنند را می توان با استفاده از ابزاری به نام مغناطیس سنج با دقت بیشتری اندازه گیری کرد. این وسیله قدرت و جهت میدان های مغناطیسی را اندازه گیری می کند.
دوم، دانشمندان به مدل ها روی می آورند. آنها مشاهدات خود (یعنی اندازه گیری قدرت و جهت میدان مغناطیسی روی سطح خورشید) را با شناخت چگونگی حرکت ذرات خورشیدی و مغناطیس ترکیب می کنند تا اختلاف ها را کمتر کنند. شبیه سازی هایی مانند مدل منبع سطح میدان پتانسیل یا PFSS، دقیقاً می تواند چگونگی حرکت موجی شکل میدان های مغناطیسی به دور خورشید را توضیح دهد. مدل هایی مانند PFSS می توانند درک خوبی از چگونگی به نظر رسیدن میدان مغناطیسی خورشید در تاج خورشیدی و حتی در سمت دورتر آن به ما ارائه کنند.

اگرچه هنوز درک کاملی از میدان مغناطیسی خورشید( مانند آگاهی دقیق از چگونگی ایجاد آن و ساختار آن در اعماق درون خورشید) به طور نظام‌ مند ایجاد نشده است، اما دانشمندان آگاهی نسبی درباره آن کسب کرده اند. یکی از این مواردی که آنها آگاهی یافته اند این است که سیستم مغناطیسی خورشیدی یک چرخه تقریباً 11 ساله را بر روی خورشید به جنبش در می آورد. با هر فوران، میدان مغناطیسی خورشید کم کم آرام می شود تا این که به ساده ترین حالت خود می رسد. در این مرحله خورشید به اصطلاح حالت حداقل خورشیدی را تجربه می کند، حالتی که انفجارهای خورشیدی کمتر رخ می دهند. از این مرحله، میدان مغناطیسی با گذشت زمان پیچیده تر می شود تا وقتی که به اوج حداکثر خورشیدی می رسد، که بعد از حدود 11 سال از حداکثر خورشیدی قبل است.

به گفته یکی از دانشمندان، در مرحله حداکثر خورشیدی، میدان مغناطیسی شکل بسیار پیچیده ای دارد و دارای ساختارهای کوچک در سراسر خود است و ما می دانیم که آنها مناطق فعالی هستند. در مرحله حداقل خورشیدی، میدان مغناطیسی ضعیف تر است و در قطب ها متمرکز شده است و دارای یک ساختار آرام است که لکه های خورشیدی را پدید نمی آورد.
هر دو مرحله را در کنار هم مقایسه می کنیم تا چگونگی تغییر، رشد و فروکش کردن میدان های مغناطیسی را از ژانویه 2011 تا جولای 2015 مشاهده کنیم. شما می توانید ببینید که میدان مغناطیسی در سال 2011 در نزدیک قطب ها متمرکزتر است که سه سال بعد از حداقل خورشیدی محسوب می شود. در سال 2015، میدان مغناطیسی آشفته تر و بی نظم تر شده است که شرایط را برای رویدادهای خورشیدی مانند زبانه کشیدن ها و فوران های پر جرم تاج خورشیدی آماده می کند.

منبع:phys