الشمس هي أكثر من مجرد لمبة حرارية للأرض. فهو يقذف باستمرار تيارات من الجسيمات الشمسية في طريقنا، وفي بعض الأحيان، جيوبًا قوية من المواد الشمسية التي يمكن أن تهز كوكبنا. والآن، يقوم العلماء بفك قطعة أخرى من اللغز يمكن أن تؤدي إلى نشاط شمسي شديد يمكن أن يقصف الأرض ويعطل تقنيتنا.
قد يكون الجزء المفقود مرتبطًا بتكوينات غير عادية عالية الطاقة تندلع من سطح الشمس. الأبحاث الحديثة.
لقد اعتدنا أن نسمع عن الأشعة فوق البنفسجية للشمس ونحمي أنفسنا باستخدام واقي الشمس. تبعث الشمس أشعة جاما عالية الطاقة، وهي عبارة عن موجات نشطة للغاية المجال الكهرومغناطيسي. يحمل كل فوتون من أشعة جاما طاقة أكبر بمليار مرة من الطاقة التي يحملها الفوتون فوق البنفسجي.
لا تؤثر أشعة جاما بشكل مباشر على الأشخاص الموجودين على سطح الأرض، لأن الغلاف الجوي يمتص الفوتونات. لكن العلماء يدرسون ما إذا كانت بعض هذه الأشعة النشطة يمكنها تتبع النشاط الشمسي، مثل الانفجارات القوية التي تحدث على الشمس، مثل التوهجات الشمسية أو الانفجارات على سطحها. يمكن لمثل هذه الأحداث القوية أن تخلق “طقسًا فضائيًا” يمكن أن يضرب الأرض، ويؤثر على عمليات الأقمار الصناعية، ويدمر السكك الحديدية أو أنظمة الطاقة.
إن التنبؤ بالأحداث الشمسية المتطرفة سيكون بمثابة تقدم كبير في فهمنا للشمس، كما هو الحال مع التنبؤ بالزلازل قبل وقوعها.
في دراسة حديثة، وجد العلماء أن بعض أجزاء الشمس تنبعث منها إشعاعات أشعة جاما أكثر كثافة من غيرها، وهو اكتشاف مفاجئ لأن النماذج أشارت سابقًا إلى أن إشعاعات جاما يجب أن تكون موحدة في جميع أنحاء الشمس. وجدت الأبحاث الحديثة أن قطبي الشمس يصدران المزيد من الإشعاع في الأوقات التي ينقلب فيها المجالان المغناطيسيان الشمالي والجنوبي للشمس.
وقال برونو أرشيولي، المؤلف المشارك والباحث في جامعة لشبونة وجامعة تريست: “الأمر كله يتعلق بامتلاك أدوات أفضل للتنبؤ بالنشاط الشمسي. ربما يمكننا استخدام هذه المعلومات الجديدة من الطاقات العالية جدًا لمساعدة نماذجنا على التنبؤ”. سلوك الشمس.”
يقول المؤلفون إن الأساس المنطقي العلمي لهذا التوجه الغريب لا يزال لغزا. لكن المجال المغناطيسي للشمس قد ينقلب في العام أو العامين المقبلين، مما يسمح للعلماء بمراقبة هذه الظاهرة الغريبة في الوقت الفعلي وجمع المزيد من البيانات لتفسير هذه الظاهرة.
نظرة خاطفة تحت سطح الشمس
أشعة جاما هي ملوك كل الطاقة. يتم إنشاؤها من المادة الأكثر نشاطا في عالمنا، مثل انفجارات السوبرنوفا أو النجوم النيوترونية. تنتج أيضًا الانفجارات النووية وضربات البرق على الأرض أشعة جاما.
يمكن للشمس أيضًا أن تبعث أشعة جاما بعدة طرق. عندما يؤدي انفجار على الشمس إلى إرسال الغاز والبلازما من سطحها، تنبعث أشعة جاما ولكن بمستويات طاقة منخفضة نسبيًا.
يأتي مصدر كبير لإشعاع جاما الشمسي عندما تضرب الشمس جسيمات نشطة تنبعث من المستعرات الأعظم والنجوم النيوترونية في جميع أنحاء الكون، والمعروفة باسم الأشعة الكونية. عندما يضرب جسيم كوني مشحون الشمس، فإنه يصده المجال المغناطيسي للشمس. وفي طريق خروجه، يصطدم بالغاز الموجود على سطح الشمس، فيحول الجزيئات الشمسية إلى فوتونات أشعة جاما.
وقال عالم الفيزياء الفلكية تيم ليندن، إن هذا التحول لأشعة جاما يمكن أن يكون قويا بما فيه الكفاية بحيث أن المجال المغناطيسي الذي يقع على بعد 100 إلى 1000 كيلومتر من سطح الشمس يحرف الأشعة الكونية.
وقال ليندن، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة ستوكهولم والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة: “مع وجود أشعة جاما في الشمس، فإننا ننظر إلى الأسفل بضعة آلاف من الكيلومترات”. يمكن أن يمنحك نظرة ثاقبة لما يحدث في أعماق سطح الشمس.
نشاط الشمس ليس ثابتا. كل 11 عامًا، يقوم نجمنا المضيف بتغيير ملابسه حيث تتغير أماكن قطبيه الشمالي والجنوبي فيما يعرف بالدورة الشمسية. ومع انقلاب القطبين، يتغير الموقع النشط على سطح الشمس. تكون الشمس أقل نشاطًا في البداية، وتسمى الحد الأدنى للطاقة الشمسية، وأكثر نشاطًا في المنتصف عندما ينقلب القطبان المغناطيسيان رسميًا، وتسمى الحد الأقصى للطاقة الشمسية. ومن المتوقع أن تصل الشمس إلى الحد الأقصى للطاقة الشمسية في العام المقبل أو نحو ذلك.
في الدراسة الجديدة، استخدم الباحثون البيانات التي تم جمعها من تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي التابع لناسا لفحص كيفية تغير إشعاع جاما الشمسي خلال الدورة الشمسية بأكملها. ووجدوا أن إشعاع غاما يكون أكثر كثافة عند قطبي الشمس عندما يصل النشاط الشمسي إلى ذروته خلال الدورة، عندما تنقلب المجالات المغناطيسية رسميًا.
وقال أركيولي “لم يكن الأمر متوقعا”. “إنه شيء جديد نكتشفه عن الشمس.”
وأضاف ليندن أن هذا الاكتشاف كان مفاجئًا لأن القوة الفعلية للمجال المغناطيسي للشمس لا تتغير كثيرًا على مدى 11 عامًا. أثناء ذروة النشاط، يصبح المجال المغناطيسي للشمس أكثر تعقيدًا، مما يؤدي إلى مزيد من النشاط مثل التوهجات والانفجارات على السطح، لكن القوة الإجمالية لا تتغير بالضرورة.
وقال ليندن: “لا يوجد لدى أحد أي نموذج يشير إلى أن بعض أجزاء الشمس أكثر سطوعًا من غيرها كدالة للدورة الشمسية”، لكن الدراسات السابقة أشارت إلى نمط غير عادي. وأظهر أن بعض أجزاء الشمس أكثر سطوعًا من غيرها دراسة سابقةلكن هذه الدراسة الجديدة تحلل الاتجاهات بمزيد من التفصيل.
الآن، تحتاج نماذج وفهم طاقات جاما شمسنا إلى مراجعة. وقال أركيولي إنه نظرًا لأن هذا الهيكل المائل يظهر أثناء مرور الشمس خلال انقلابها المغناطيسي، فيمكن ربط أشعة جاما بالبنية المغناطيسية والنشاط الشمسي.
وقالت مؤلفة الدراسة والباحثة إيلينا أورلاندو من جامعتي تريست وستانفورد، إن التفسير الدقيق لا يزال لغزا. إحدى الأفكار هي أن الأشعة الكونية تضرب مناطق مختلفة أثناء التوهج الشمسي. أو ربما يكون هناك شيء مميز في القطبين خلال فترة الذروة الشمسية، وهو ما يجذب المزيد من الأشعة الكونية. قد يكون هناك تفسير مختلف تماما.
وقال أركيولي: “يشير هذا إلى أن أشعة جاما تحمل معلومات حول النشاط الشمسي”. “يفتح هذا قسمًا جديدًا لقراءة هذا الرابط.”
أداة محتملة للتنبؤ بالنشاط الشمسي
إن التنبؤ بحدث شمسي شديد يشبه توقع حدوث زلزال. بدأت العمليات الموجودة تحت السطح في التغير وقد تؤدي إلى نشاط على السطح، ولكن من الصعب التنبؤ بالضبط متى وأين.
وقال عالم فيزياء الجسيمات مهر آن نيسا، الذي لم يشارك في الدراسة: “تساعد هذه الدراسة في توسيع معرفتنا بالمكان المحدد الذي تنشأ فيه أشعة جاما على سطح الشمس”.
أشارت الدراسات السابقة إلى أن أشعة جاما لا تتوهج بشكل موحد عبر الشمس، ولكن هذه هي الدراسة الأولى التي تظهر تغيرًا أثناء ذروة النشاط الشمسي.
وقال أورلاندو إن أشعة جاما يمكن أن تساعد في تقديم نظرة مبكرة على العمليات السطحية وتقديم أدلة حول الحالة العامة للشمس. على سبيل المثال، تشير الزيادة في إشعاع جاما عند القطبين إلى أن المجال المغناطيسي للشمس في طور الانقلاب وأن نشاط الشمس يتزايد، مما قد يؤدي إلى المزيد من التوهجات الشمسية التي يمكن أن تضرب الأرض.
وقال ليندن إن الدراسات المستقبلية يمكن أن تبحث أيضًا في كيفية تغير إشعاع جاما قبل حدوث انفجار شمسي كبير، ويمكن استخدام الملاحظات كأداة للتنبؤ – على غرار تحديد ما إذا كان المطر سيهطل على الأرض بسبب الظروف الجوية.
وقال نيسا: “إن المجالات المغناطيسية نفسها المسؤولة عن انحراف الجسيمات عالية الطاقة التي تنتج أشعة جاما هذه هي المسؤولة عن التقلبات والمد والجزر في الطقس الفضائي”. “حتى لو تعطلت الحياة بسبب الطقس الفضائي، فإن فهم فيزياء أقرب نجم لنا بشكل صحيح لن يؤدي إلا إلى زيادة معرفتنا بمكاننا في الكون.”
هذه المقالة هي الجزء الأول الكوكب المخفيعمود يستكشف العلوم المذهلة وغير المتوقعة وغير العادية لكوكبنا وما وراءه.
“متعصب للموسيقى. مستكشف متواضع جدا. محلل. متعصب للسفر. مدرس تلفزيوني متطرف. لاعب.”