ترسیم نخستین نقشه میدان مغناطیسی پنهان خورشید
سی دی دریا: نقشه برداری از میدان مغناطیسی پنهان خورشید برای نخستین بار با بهره گیری از داده های ماهواره ای ۳۰ ساله انجام شده است. یک مدل، چرخه های خورشیدی را از سال ۱۹۹۶ تا ۲۰۲۵ بطور دقیق بازسازی کرد و رویدادهای کلیدی سالیان پیش را پیش بینی نمود.
به گزارش سی دی دریا به نقل از ایسنا، به نظر می رسد که هر چند سال یک مرتبه، خورشید حال و هوای خودرا تغییر می دهد. لکه های تاریک ظاهر و ناپدید می شوند، انفجارهای عظیم انرژی به فضا پرتاب می شوند و زمین بطور خلاصه عواقب آنرا بوسیله ماهواره ها یا سیستم های برق مختل شده احساس می کند.
آن چه سبب این تغییرات می شود، مدت هاست که به عنوان «مغناطیس» شناخته می شود، اما رویداد اصلی در اعماق خورشید، خیلی پایین تر از سطح درخشانی که می توانیم مشاهده نماییم، اتفاق می افتد. تا حالا آن منطقه کاملا خارج از دسترس بوده است و دانشمندان فقط می توانستند حدس بزنند که در آنجا چه اتفاقی می افتد.
در عین حال، یک مطالعه جدید با بهره گیری از داده های ماهواره ای متعلق به چند دهه گذشته، تصویری سه بعدی از میدان مغناطیسی داخلی خورشید را بازسازی کرده است. ازاین رو برای بار اول، محققان می توانند چگونگی تکامل مغناطیس خورشیدی را در زیر سطح آن دنبال کنند.
نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می کنند: از نظر مشاهده ای، هیچ یک از تکنیکها همچون خورشیدلرزه شناسی، قادر به عرضه تخمینی از میدان مغناطیسی داخلی خورشید نیستند و ما برای بار اول، دینامیک میدان های مغناطیسی بزرگ مقیاس داخلی آنرا بازسازی کردیم.
ترسیم آن چه دیده نمی شود
میدان مغناطیسی خورشید توسط حرکت گاز داغ و دارای بار الکتریکی درون آن ایجاد می شود. این فرایند که «دینام خورشیدی» یا «ژنراتور خورشیدی»(solar dynamo) نامیده می شود، در اعماق خورشید عمل می کند. مشکل اینست که هیچ ابزاری نمی تواند میدان های مغناطیسی را در آن لایه ها بطور مستقیم اندازه گیری نماید. ماهواره ها فقط آن چه را که روی سطح مرئی خورشید اتفاق می افتد، ثبت می کنند و دانشمندان بقیه را با استنباط درمی یابند.
«دینام خورشیدی» یک فرایند فیزیکی است که سبب ایجاد میدان مغناطیسی خورشید می شود. این فرایند باتوجه به نظریه دینامو که دلیل بودن یا نبودن میدان مغناطیسی در سیاره ها را توجیه می کند، توضیح داده شده است. بر اساس این نظریه، یک ژنراتور الکتریکی بطور طبیعی در فضای داخلی خورشید وجود دارد که به پیروی از قوانین آمپر، فارادی و اهم و همینطور قوانین دینامیک شاره ها که در کنار هم قوانین مگنتوهیدرودینامیک را می سازند، جریان های الکتریکی و یک میدان مغناطیسی را در اطراف خورشید تولید می کنند.
در این مطالعه، محققان بطور متفاوتی به این مسئله نزدیک شدند. آنها بجای ساختن مدلی که به طور عمده مبتنی بر فرضیات است، کار خودرا بر مشاهدات واقعی بنا نهادند. آنها نقشه های میدان مغناطیسی روزانه ثبت شده توسط ماهواره های خورشیدی را طی حدودا سه دهه، از سال ۱۹۹۶ تا ۲۰۲۵ جمع آوری کردند.
این نقشه ها نشان می دهند که میدان های مغناطیسی در کجا روی سطح ظاهر می شوند و چه طور با گذشت زمان تغییر می کنند.
نویسندگان این مطالعه سپس این اطلاعات را به یک مدل کامپیوتری سه بعدی دقیق که برای شبیه سازی فرآیندهای مغناطیسی داخلی خورشید طراحی شده بود، وارد کردند.
این مدل با ورود داده های جدید سطحی، بطور مداوم خودرا تنظیم می کرد تا از نظر فیزیکی سازگار باقی بماند. این امر به محققان اجازه داد تا به گذشته برگردند و محتمل ترین ساختارها و جریان های مغناطیسی پنهان در زیر سطح خورشید را که می توانند الگوهای مشاهده شده را تولید کنند، شناسایی کنند.
حال دانشمندان جهت بررسی این که آیا این شیوه قابل اعتماد است، از این مدل خواسته اند که چرخه های خورشیدی گذشته را بازسازی کند. این چرخه ها که حدود ۱۱ سال طول می کشند، دوره های افزایش و کاهش فعالیت خورشیدی را نشان می دهند.
این مدل با موفقیت چرخه های مختلفی را که در عصر استقرار ماهواره ها دیده شده بود، همچون تغییر تدریجی لکه های خورشیدی را از عرض های جغرافیایی بالاتر به سوی خط استوای خورشیدی (یک شاخص کلیدی از نحوه توسعه یک چرخه) بازتولید کرد.
نویسندگان این مطالعه ادعا کردند: مدل داده محور ما با موفقیت خاصیت های کلیدی مشاهده ای را مانند نمودار پروانه ای سطح، تکامل دقیق میدان قطبی و گشتاور دوقطبی محوری بازتولید می کند.
آزمایش نهایی، یک پیشبینی بود. محققان اضافه کردن داده های جدید را در نقاط خاص متوقف کردند و اجازه دادند مدل به تنهایی رو به جلو حرکت نماید. این مدل حتی بدون مشاهدات جدید، به درستی خاصیت های اصلی فعالیت خورشیدی را تا سه یا چهار سال آینده پیش بینی نمود.
مطالعه خورشید از درون به بیرون
محققان گفتند: همبستگی قوی بین میدان شبیه سازی شده و تعداد لکه های خورشیدی، مدل سه بعدی ما را که برمبنای مغناطیس نگاره طراحی شده است، به عنوان یک مدل پیشبینی کننده قوی از چرخه خورشیدی تثبیت می کند.
این نتیجه نشان دهنده تغییر در نحوه مطالعه خورشید توسط دانشمندان است. آنها حال می توانند بجای درنظر گرفتن فضای داخلی آن به عنوان یک منطقه ناشناخته، آنرا بطور غیرمستقیم و مداوم رصد کنند.
پیشبینی های قابل اعتمادتر از فعالیت خورشیدی می تواند به صیانت از ماهواره ها، کاهش خطرات برای سیستم های ناوبری و اخطار قبلی به اپراتورهای شبکه برق در مورد اختلالات ژئومغناطیسی کمک نماید.
در عین حال، مدل فعلی به مأموریت های ماهواره ای بلند مدت هم بستگی دارد که باید بدون وقفه ادامه یابند تا این رویکرد مؤثر باقی بماند.
در مرحله بعد، محققان قصد دارند تکنیک خودرا با هدف پیشبینی نه فقط زمان تشدید فعالیت خورشیدی، بلکه محل تشکیل مناطق فعال سطح خورشید بیشتر بهبود بخشند.
این مطالعه در Astrophysical Journal Letters انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب