6 دقیقه
افزایش غیرمنتظره فعالیت خورشیدی
تحلیل‌های اخیر مبتنی بر مشاهدات بلندمدت خورشید نشان میدهد که فعالیت خورشیدی از حدود سال ۲۰۰۸ به‌طور مداوم افزایش یافته است، روندی که فراتر از چرخهٔ شناخته‌شدهٔ ۱۱ساله است. نهادهایی مانند NASA و NOAA در ابتدا پس از چرخهٔ کم‌فعالیت ۲۴، برای چرخهٔ خورشیدی ۲۵ پیشبینی نسبتاً ضعیفی کردند، اما شمار لکههای خورشیدی، فوران‌ها و پرتاب‌های جرمی تاجی (CME) مشاهده‌شده بالاتر از انتظار بوده است. پژوهشگران آزمایشگاه پیشرانهٔ جت ناسا (JPL) اکنون گزارش می‌دهند که چندین کمیت مربوط به باد خورشیدی — از جمله سرعت، چگالی، دما، فشار حرارتی، شار جرمی، تکانه، شار انرژی و شدت میدان مغناطیسی — در دهه و نیم گذشته افزایش یافتهاند.
چرخه‌های خورشیدی، چرخهٔ هیل و زمینهٔ تاریخی
مهم‌ترین ریتمی که دانشمندان رصد می‌کنند، تقریباً چرخهٔ ۱۱سالهٔ لکههای خورشیدی است که بین حداقل و حداکثر خورشیدی نوسان می‌کند و با تغییر در شمار لکههای خورشیدی، فورانهای خورشیدی و پرتاب‌های جرمی تاجی همراه است. هر چرخهٔ ۱۱ساله در واقع نیمی از یک چرخهٔ مغناطیسی ۲۲ساله به‌نام چرخهٔ هیل است، که طی آن قطبیت مغناطیسی خورشید دو بار وارونه شده و به جهت اولیهٔ خود بازمی‌گردد.
نوسانات بلندمدت‌تر نیز در سوابق تاریخی ثبت شده‌اند. حداقل ماندِر (حدود ۱۶۴۵–۱۷۱۵) و حداقل دالتون (حدود ۱۷۹۰–۱۸۳۰) دوره‌های طولانیِ با شمار لکههای خورشیدیِ به‌طرز غیرمعمولی کم بودند. چنین دوره‌هایی نشان میدهد که خورشید میتواند وارد فازهای طولانی کاهش فعالیت شود، اما مکانیزم‌هایی که این تغییرات چنددهه‌ای را راه‌اندازی می‌کنند هنوز به‌خوبی درک نشده‌اند. همان‌طور که جِیمی یاسینسکی، فیزیک‌دان پلاسما در JPL، اشاره کرد: "همهٔ نشانه‌ها به ورود خورشید به فاز طولانیِ کم‌فعالیت اشاره داشتند. بنابراین دیدن وارونگی این روند یک شگفتی بود. خورشید به‌تدریج بیدار می‌شود."
دادههای جدید و آنچه پژوهشگران اندازه‌گیری کردند
یاسینسکی و همکارانش، از جمله فیزیک‌دان فضایی مارکو وِلی از JPL، چندین مجموعهٔ دادهٔ مربوط به باد خورشیدی و هلیوسفریک را که چندین چرخهٔ خورشیدی را دربرمی‌گیرد بررسی کردند. به‌جای تکیه‌کردن صرف بر شمار لکههای خورشیدی، رویکرد آن‌ها شامل اندازهگیریهای درجا از فضاپیماها و شاخصهای دورسنجی بود که خواص باد خورشیدی و میدان مغناطیسی بین‌سیاره‌ای را کمّی می‌کنند.
از حدود سال ۲۰۰۸، مطابق با آغاز چرخهٔ خورشیدی ۲۴، تیم افزایش تدریجی در سرعت باد خورشیدی، چگالی و دمای پلاسمای خورشیدی و همچنین در فشارهای حرارتی و دینامیکی را مشاهده کرد. بزرگی میدان مغناطیسی و شارهای انرژی نیز به سمت بالا گرایش داشتند. مجموع این پارامترها نشان‌دهندهٔ تقویت کلیِ تأثیر خروجی خورشید بر هلیوسفِر است.
پیامدها برای هواشناسی فضایی و زمین
افزایش طولانی‌مدت در قدرت باد خورشیدی و فعالیت مغناطیسی میتواند به وقوع رویدادهای هواشناسی فضایی بیشتر یا شدیدتر منجر شود. این شامل نرخ‌های بالاتر فورانهای خورشیدی و CMEها، طوفانهای ژئومغناطیسی قوی‌تر هنگام برخورد این فوران‌ها با مغناط‌سپهر زمین، و افزایش تابش برای ماهوارهها، فضانوردان و پروازهای با ارتفاع زیاد است. این تغییرات به‌صورت خودکار به معنای رخدادهای بسیار شدید نیستند، اما احتمال وقوع فعالیت‌های مختل‌کنندهٔ خورشیدی را نسبت به پیش‌بینی‌هایی که عمدتاً بر شمار لکه‌ها استوارند، گسترش می‌دهند.
برنامه‌ریزان ماموریت و اپراتورهای ماهواره با استفاده از مجموعهای از رصدخانهها و کاوشگرها مانند Parker Solar Probe، Solar Orbiter، ACE، DSCOVR، SOHO و STEREO این روندها را دنبال می‌کنند. این فضاپیماها پایش پیوسته‌ای از محیط نزدیک خورشید و باد خورشیدی فراهم می‌کنند که به بهبود برآوردها و پیشبینیهای هواشناسی فضایی کمک می‌کند.
چرا پیشبینی خورشید همچنان دشوار است
خورشید یک موتور مغناطو-هیدرودینامیک بسیار غیرخطی است. جریان‌های داخلی، چرخش درجه‌ای و تولید میدان مغناطیسی از طریق دیناموی خورشیدی سبب ایجاد نوسان در مقیاس‌های زمانی متعدد میشوند. لکههای خورشیدی یک شاخص مفید‌اند، اما تنها یک نمود قابل مشاهده از فرایندهای عمیق‌تر را نشان می‌دهند. تحلیل JPL برجسته می‌کند که تکیهٔ صرف بر شمار لکه‌ها ممکن است تغییرات بلندمدتی را که در هلیوسفِر رخ میدهد دست‌کم بگیرد.
پژوهشگران بر نیاز به گسترش معیارهای تشخیصی تأکید دارند تا خواص باد خورشیدی، شار مغناطیسی باز و جمعیت ذرات پرانرژی نیز شامل شوند. تنها با فهرست وسیع‌تری از مشاهدات و مدل‌های دیناموی بهبودیافته می‌توان بهتر پیشبینی کرد که آیا روندهای کنونی ادامه خواهند یافت، ثابت می‌مانند یا معکوس میشوند.
دیدگاه متخصصان
دکتر لارا مندز، اخترفیزیکدانی که مغناطیس خورشیدی را مطالعه می‌کند (تفسیر کارشناسی)، می‌گوید: "روند از سال ۲۰۰۸ یادآور این است که خورشید روی چند چرخهٔ همپوشان رفتار می‌کند. مشاهدات Parker Solar Probe و Solar Orbiter به ما کمک می‌کند بررسی کنیم آیا افزایش انرژی باد خورشیدی با تغییرات عمیق‌تر در دیناموی خورشیدی مرتبط است یا نه. برای برنامه‌ریزان، نتیجهٔ عملی این است که پیشبینیهای اخیر را با راهبردهای تطبیقی در نظر بگیرند — انتظار نوسان را داشته باشند و سیستم‌ها را متناسب آماده کنند."
پایش و مأموریت‌ها
ماموریت‌های جاری و آتی خورشیدی ظرفیت ما را برای شناسایی و تحلیل تغییرات افزایش می‌دهند. Parker Solar Probe درون هلیوسفِر داخلی نمونه‌برداری می‌کند، Solar Orbiter تصاویر نزدیک و اندازهگیریهای پلاسما درجا را ترکیب می‌کند و رصدخانه‌های زمینی لکه‌ها و توپولوژی مغناطیسی را پایش می‌کنند. این دارایی‌ها با هم مدل‌هایی را تغذیه می‌کنند که به NOAA و سایر سرویس‌های هواشناسی فضایی برای پیشبینی درگ ماهواره، هشدارهای قطع رادیویی و اعلامیه‌های طوفان ژئومغناطیسی کمک می‌کنند.
نتیجه‌گیری
تحلیل‌های اخیر نشان میدهد که فعالیت خورشیدی از حدود ۲۰۰۸ در حال افزایش بوده است، با افزایش قابل اندازه‌گیری در سرعت باد خورشیدی، چگالی، دما، فشار و شدت میدان مغناطیسی. این روندها پیشبینیهای مبتنی صرف بر شمار لکه‌ها را پیچیده می‌کنند و اهمیت پایش چندمعیاره در سرتاسر هلیوسفِر را برجسته می‌سازند. هرچند فشار باد خورشیدی کنونی همچنان پایین‌تر از سطوح مشاهده‌شده در اوایل قرن بیستم است، رصد مداوم و مدل‌سازی بهتر برای تعیین اینکه آیا خورشید به این مسیر صعودی ادامه خواهد داد و معنای آن برای هواشناسی فضایی و سیستمهای فناورانه روی زمین و در مدار ضروری است.
منبع: swpc.noaa
نظرات