6 دقیقه
افزایش فعالیت خورشیدی: چه چیز تغییر کرده است
خورشید، که از دیرباز ستاره‌ای پایدار و قابل‌پیش‌بینی تلقی می‌شد، علائمی از افزایش سیستماتیک فعالیت نشان میدهد که پژوهشگران انتظار آن را نداشتند. پیش‌بینی‌های رسمی که در پایان چرخه خورشیدی ۲۴ در سال ۲۰۱۹ صادر شد، چرخهٔ خورشیدی ۲۵ را نیز نسبتاً آرام پیش‌بینی کرده بودند. این پیشبینیها با مشاهدات مغایرت داشتهاند: چرخهٔ خورشیدی ۲۵ فعال‌تر از انتظار ظاهر شده و بازتحلیل دقیق اندازه‌گیری‌های چنددههای نشان میدهد که از حدود سال ۲۰۰۸ باد خورشیدی و پارامترهای مرتبط به‌تدریج تقویت شده‌اند.
پژوهشگران آزمایشگاه پیشرانهٔ جت (JPL) ناسا که دادههای بلندمدت هلیوسفر را بررسی کرده‌اند، افزایش پیوسته‌ای را در مجموعه‌ای از ویژگی‌های باد خورشیدی گزارش میدهند — از جمله سرعت، چگالی، دما، فشار حرارتی، شار جرم، تکانه، انرژی و بزرگی میدان مغناطیسی. این روندها نشاندهندهٔ گرایشی صعودی در خروجی خورشید است که به‌تنهایی با چرخهٔ شناخته‌شدهٔ تقریباً ۱۱ ساله لکه‌های خورشیدی توضیح‌پذیر نیست.
مبانی چرخه خورشیدی و زمینه تاریخی
چرخهٔ خورشیدی، که معمولاً از کمینه تا بیشینه حدود ۱۱ سال طول می‌کشد، نوسانات لکه‌های خورشیدی، فلا‌رها و فوران‌های جرمی تاجی (CMEs) را کنترل می‌کند. در زمان بیشینهٔ خورشیدی، تعداد لکهها افزایش می‌یابد و قطبیت مغناطیسی کلی خورشید تغییر می‌کند. سوابق لکه‌های خورشیدی قرن‌ها را دربر می‌گیرد و هم چرخه‌های منظم و هم دوره‌های طولانی نامنظم را نشان میدهد: حد ماندِر (حدود ۱۶۴۵–۱۷۱۵) و حد دالتون (حدود ۱۷۹۰–۱۸۳۰) نمونه‌هایی از دوره‌های طولانی کم‌فعالی‌اند که هنوز به‌طور کامل درک نشده‌اند.
نموداری از فعالیت لکه‌های خورشیدی از سال ۱۷۵۰
حتی با وجود فهرست‌های گستردهٔ لکهها، پیش‌بینی رفتار بلندمدت خورشید دشوار است چون بخش زیادی از دینامیک داخلی خورشید از دید مستقیم پنهان است. چرخه‌های خورشیدی ۲۲ و ۲۳ (آغاز در ۱۹۸۶ و ۱۹۹۶) از نظر شمار لکهها به‌صورت معمولی در نظر گرفته شدند، اما اندازه‌گیری‌ها نشاندهندهٔ کاهش فشار باد خورشیدی در این چرخه‌ها بود و برخی پژوهشگران را نگران دورهٔ طولانی کم‌فعالی کرد. در عوض، چرخهٔ خورشیدی ۲۴ (شروع حدود ۲۰۰۸) از نظر معیارهای سنتی لکهها ضعیف بود، اما پارامترهای پایه‌ای باد خورشیدی که تأثیر هلیوسفر خورشیدی را اندازه‌گیری میکنند از آن زمان روند افزایشی داشتهاند.
اندازه‌گیری‌ها، تفسیرها و پیامدها
پژوهشگرانی که سوابق فضاپیماها — از جمله رصدگرهای نزدیک به زمین و داده‌هایی از ماموریتهایی مانند Solar Dynamics Observatory ناسا، Parker Solar Probe و ESA/NASA Solar Orbiter — را تحلیل کرده‌اند، افزایش‌های سازگار در چندین شاخص هلیوسفری را یافته‌اند. این افزایش چندپارامتری نشان میدهد که تغییر رفتار خورشید صرفاً یک خطای مشاهداتی نیست بلکه تکامل واقعی در وضعیت هلیوسفر است.
این یافته‌ها با نگاه کردن به نوسان‌های خورشیدی در مقیاس چرخهٔ ۲۲ سالهٔ هیل همخوانی دارد، چرخه‌ای که دو چرخهٔ متوالیِ تقریباً ۱۱ سالهٔ لکهها را در یک چرخهٔ کامل قطبیت مغناطیسی می‌گنجاند. شواهدی وجود دارد که چرخهٔ هیل ممکن است زمان‌بندی غالب برای سازمان‌دهی مغناطیس خورشیدی باشد، یعنی انحراف‌های ظاهری از الگوی ۱۱ ساله ممکن است بازتاب فرایندهای مغناطیسی بلندمدت‌ترِ ۲۲ ساله باشد.
افزایش قدرت باد خورشیدی چه معنایی برای زمین و عملیات فضایی دارد؟ تکانهٔ بیشتر باد خورشیدی و بزرگی‌های بالاتر میدان مغناطیسی می‌توانند به رویدادهای هواشناسی فضایی پرتکرارتر یا پرانرژی‌تر منجر شوند: طوفانهای ژئومغناطیسی قویتر، شفقهای روشن‌تر در عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر، افزایش درگ روی ماهوارههای مدار پایین زمین و خطر برای شبکههای نیرو و ارتباطات رادیویی در خلال CMEs و فلا‌رهای بزرگ. با این همه، فشار فعلی باد خورشیدی هنوز کمتر از مقادیری است که نزدیک آغاز قرن بیستم ثبت شده بودند، بنابراین زمینه و دقت اهمیت دارد: روند صعودی به‌معنای خودکار شرایط بحرانی نیست.
دیدگاه کارشناسی
"شگفتی این نیست که خورشید میتواند تغییر کند — در طول تاریخ همیشه تغییر کرده — بلکه این است که چندین اندازه‌گیری مستقل نشاندهندهٔ افزایش پایدار از سال ۲۰۰۸ هستند،" می‌گوید یک پژوهشگر هلیوفیزیک که در تحلیل دادههای فضاپیما تجربه دارد. "این نکته بر نیاز به گسترش معیارهایی که برای توصیف فعالیت خورشیدی استفاده می‌کنیم فراتر از شمارش لکهها تأکید می‌کند."
گام بعدی دانشمندان
پژوهشگران بر ادامهٔ رصد و کالیبراسیون میان‌ماموریتی تأکید میکنند. ترکیب سوابق زمینی بلندمدت با اندازه‌گیری‌های درجا از فضاپیماها تصویری کامل‌تر از دینامیک خورشیدی به‌دست میدهد. ماموریتهایی مانند Parker Solar Probe و Solar Orbiter نمای نزدیک و جدیدی از منطقهٔ شتاب‌گیری باد خورشیدی و ساختار تاج ارائه میدهند، در حالی که رصدخانه‌های نزدیک زمین (برای مثال مرکز پیش‌بینی هواشناسی فضایی NOAA و بخش هلیوفیزیک ناسا) به رصد شاخص‌های هواشناسی فضایی ادامه میدهند که مستقیماً بر سامانه‌های فناوری تأثیر می‌گذارند.
مؤثر بودن تحلیل اخیر از لحاظ روش‌شناختی است: اتکا صرف به شمارش لکهها ممکن است تغییرات تدریجی در خروجی خورشیدی را که هلیوسفر را از راه‌های دیگر تحت تأثیر قرار میدهند، از دست بدهد. گسترش فهرست اندازه‌گیری‌های خورشیدی — و بهبود مدل‌هایی که فرایندهای مغناطیسی داخلی را به تأثیرات قابل‌رؤیت هلیوسفری مرتبط میکنند — برای پیش‌بینی هواشناسی فضایی و درک رفتار بلندمدت خورشید حیاتی خواهد بود.
نتیجه‌گیری
تحلیل‌های اخیر نشاندهندهٔ افزایش قابل‌اندازه‌گیری در چندین ویژگی باد خورشیدی از حدود سال ۲۰۰۸ است که پیشبینیها مبنی بر آرام ماندن خورشید پس از چرخهٔ ضعیف ۲۴ را به چالش می‌کشد. در حالی که چرخهٔ خورشیدی ۲۵ فعال‌تر از پیشبینیها بوده است، پژوهشگران هشدار میدهند که پیش‌بینی وضعیت آیندهٔ خورشید نیازمند رصد چندابزاری مداوم و فهم بهتر چرخه‌های مغناطیسی مانند چرخهٔ هیل است. این روند یادآور این است که شمارش لکهها تنها بخشی از معمای پیچیده است؛ پیگیری مجموعهٔ کامل متغیرهای خورشیدی و هلیوسفری برای پیش‌بینی تأثیرات هواشناسی فضایی بر زمین و فناوری‌های مداری ضروری است.
منبع: sciencealert
نظرات