7 دقیقه
دانشمندان با ترکیب تصاویر دو رصدخانه فضایی، ناحیهای با فعالیت بیسابقه روی خورشید را به مدت ۹۴ روز دنبال کردند و نشان دادند که ساختار مغناطیسی آن چگونه تحول یافت و در نهایت منشا بعضی از قدرتمندترین رخدادهای آب و هوای فضایی دهههای اخیر شد.
کاوشگر اروپایی Solar Orbiter تصاویر خورشید را تهیه میکند، از جمله مشاهداتی از بخشی که از دید ما، سمت پشتی خورشید است.
ردیابی NOAA 13664 در طول سه چرخش خورشیدی
ناحیههای فعال خورشیدی معمولاً از دید زمین حدود دو هفته قابل رؤیت هستند و سپس به سمت دور خورشید میچرخند و برای دو هفته دیگر از دید زمین پنهان میشوند. این زاویه دید محدود مدتها توانایی ما را برای مشاهده چرخه کامل حیات پرانرژیترین نواحی محدود کرده بود. با جفتکردن دادههای کاوشگر Solar Orbiter آژانس فضایی اروپا (ESA) با رصدهای پیوسته رصدخانه دینامیک خورشیدی ناسا (SDO)، تیمی بینالمللی به سرپرستی پژوهشگران ETH زوریخ ناحیه فعال NOAA 13664 را به مدت ۹۴ روز بین آوریل و جولای ۲۰۲۴ دنبال کردند — مجموعه پیوستهای از تصاویر با طول رکوردشکن برای یک ناحیه خورشیدی واحد.
به گفته ایوانیس کونتوگیانیس، فیزیکدان خورشیدی در ETH زوریخ و IRSOL در لوکارنو، «ماموریت Solar Orbiter که در ۲۰۲۰ توسط ESA به فضا پرتاب شد، خوشبختانه دید ما را گسترش داده است.» مشاهده ناحیه از منظرهای مختلف به تیم اجازه داد تا ظهور آن را در ۱۶ آوریل ۲۰۲۴ ثبت کنند، تغییرات در پیچیدگی مغناطیسی را در چرخشهای متوالی دنبال کنند و فروپاشی آن را پس از ۱۸ ژوئیه ۲۰۲۴ ضبط کنند.
ردیابی یک ناحیه فعال در طول سه چرخش اهمیت دارد زیرا ساختارهای مغناطیسی خورشیدی دارای ابعاد سهگانه هستند و در بازههای زمانی طولانیتر از یک گذر قابل رؤیت تکامل مییابند. پایش پیوسته، اپیزودهای متوالی آشکارسازی شار مغناطیسی و بازپیکربندی میدان را نشان داد که از دید یک زاویه تنها قابل مشاهده نبود. بنابراین این مجموعه داده، توالی زمانی بیسابقهای از چگونگی رشد، پیچخوردگی و ذخیره انرژی در یک ابرناحیه فعال پیش از فورانهای بزرگ فراهم میآورد.
پیچیدگی مغناطیسی، شرارهها و آثار زمینی
ناحیههای فعال جایی شکل میگیرند که پلاسما مغناطیسی از درون سطح خورشید بیرون میزند و میدانهای مغناطیسی بهطور فشرده و درهم تنیده پدید میآورند. این میدانها میتوانند ناگهان بازپیکربندی شوند و انرژی آزاد کنند که به شکل شرارههای خورشیدی و فورانهای تاجی (CME) ظاهر میشود. NOAA 13664 به یکی از فعالترین نواحی مشاهدهشده در بیست سال گذشته تبدیل شد و قویترین طوفانهای ژئومغناطیسی روی زمین از سال ۲۰۰۳ تاکنون را تولید کرد.
لوئیز هرا، استاد در ETH زوریخ و مدیر رصدخانه فیزیک متئورولوژیک داوس، گفت: «این ناحیه باعث شفق قطبی چشمگیری شد که تا عرضهای جنوبیتری مانند سوئیس نیز قابل مشاهده بود.» فراتر از آسمانهای درخشان، این فورانها میتوانند زیرساختهای مدرن را مختل کنند: شبکههای برق، عملیات ماهوارهای، افزایش پرتوزایی در پروازهای هوایی و سامانههای ناوبری دقیق همگی آسیبپذیر هستند. تیم پژوهشی به نمونههایی از تأثیرهای واقعی در مه ۲۰۲۴ اشاره میکند — از اختلال در پرندگان کشاورزی و حسگرها تا قطعی ارتباطات — که نشان میدهد چگونه فعالیت خورشیدی میتواند سیستمهای حساس فناوری پیشرفته را تحتتأثیر قرار دهد.
یک نمونه بارز از رویدادی دیگر: در فوریه ۲۰۲۲، شمار زیادی از ماهوارههای تازه پرتابشده در مدار پایین زمین پس از افزایش کشش اتمسفری در نتیجه طوفان خورشیدی، دچار آسیب یا از دست رفتن شدند. آن حادثه، همراه با اختلالهای ناشی از NOAA 13664، نشان میدهد که فهم پیچیدگی مغناطیسی و محرکهای فوران برای صنعت و ایمنی عمومی حیاتی است.
مشاهدات چه چیزهایی درباره مکانیک فوران آشکار کرد
با دنبال کردن NOAA 13664 طی ماهها، پژوهشگران تزریقهای متوالی شار مغناطیسی و تجمع پیشرونده خطوط میدان پیچخورده و درهمتنیده را مشاهده کردند. این اپیزودهای تکرارشونده پیچیدگی مغناطیسی ناحیه را افزایش داد تا اینکه در ۲۰ مه ۲۰۲۴ بزرگترین شرارهای که از سمت پشتی خورشید مشاهده شده بود را تولید کرد. مطالعه نشان میدهد که ساختارهای مغناطیسی پیچیده و بافتهشده با فورانهای پرانرژی همبستگی دارند، اما همچنین بر محدودیتهای پیشبینی کنونی تأکید میکند: زمانبندی و بزرگی فورانهای آینده هنوز بهطور دقیق پیشبینیپذیر نیست.
کونتوگیانیس میگوید: «این طولانیترین مجموعه پیوسته تصویر است که تاکنون برای یک ناحیه فعال ساخته شده؛ این یک نقطه عطف در فیزیک خورشیدی است.» رکورد بهدستآمده محدودیتها و دادههای جدیدی را برای مدلهای ذخیره و آزادسازی انرژی مغناطیسی فراهم میکند و درک فیزیکی ما را بهبود میبخشد حتی زمانی که پیشبینی قطعی هنوز ممکن نیست.
پیشرفت در پیشبینی آب و هوای فضایی و مأموریتهای آینده
رصدهای بلندمدت و چندزاویهای مانند این، مدلهای بهتری از چگونگی تکامل ناحیههای فعال و انتشار فورانها در هلیوسفر تولید میکنند. مدلهای دقیقتر میتوانند پیشبینیهای آب و هوای فضایی را بهبود دهند و به اپراتورهای شبکه، شرکتهای ماهوارهای، خطوط هوایی و کشاورزان زمان بیشتری برای کاهش اثرات بدهند. بهبود پیشآگاهی میتواند از خسارتهای اقتصادی، اختلال در ارتباطات و خطرات پرسنل جلوگیری کند.
پژوهشگران همچنین در حال توسعه ماموریتهای اختصاصی برای پر کردن خلأهای باقیمانده هستند. هرا به کارهای جاری روی مأموریت پیشنهادی ESA با نام Vigil اشاره کرد که هدف آن پایش پیوسته خط میان خورشید و زمین و بهبود هشدارهای زودهنگام برای فورانهای جهتدار به سمت زمین است. قرار است Vigil اوایل دهه ۲۰۳۰ پرتاب شود و با تکمیل مشاهدات ابزارهایی مانند Solar Orbiter و SDO، دادههای هدفمندتری را برای سرویسهای عملیاتی آب و هوای فضایی فراهم آورد.
دیدگاه کارشناسی
دکتر مایا چن، پژوهشگر هلیوفیزیک در مرکز پژوهش خورشید-زمین (وابستگی ساختگی)، میگوید: «توانایی مشاهده همان ناحیه فعال در حین دورشدن و بازگشت، نحوه ارتباط تکامل مغناطیسی سطح با نتایج فورانی را تغییر داد.» او اضافه میکند: «این مشاهدات به ما امکان میدهد مدلها را سریعتر آزمون، اصلاح و کنار بگذاریم ـ و این روند پیشرفت را برای رسیدن به پیشبینیهای عملی آب و هوای فضایی که از زیرساختها و فعالیتهای انسانی محافظت میکنند، تسریع میکند.»
نتیجهگیری
ردیابی ۹۴ روزه NOAA 13664 نشاندهنده ارزش علمی هماهنگی و رصدهای چندماهوارهای است. این کار تصویر روشنتری از چگونگی بلوغ و آزادسازی انرژی در سیستمهای مغناطیسی پیچیده ارائه میدهد و پایهای غنی از دادهها برای بهبود پیشبینی آب و هوای فضایی فراهم میکند. با راهاندازی مأموریتهای جدید مانند Vigil، انتظار میرود مشاهدات با این کیفیت بیشتر و منظمتر شوند و توانایی ما در پیشبینی اختلالهای ناشی از فعالیت خورشیدی بهتدریج افزایش یابد.
تجمیع دادهها، توسعه مدلهای فیزیکی و بهکارگیری رصدهای متعدد از زوایای مختلف، اجزای کلیدی رشد دانش در حوزه فضا-هواشناسی هستند. این پیشرفتها نه تنها درک علمی ما از هلیوفیزیک را ارتقا میدهند، بلکه پیامدهای عملی مستقیم برای حفاظت از شبکههای برق، ناوبری ماهوارهای، حملونقل هوایی و فناوریهای دقیق دارند. ادامه همافزایی میان مأموریتهای فضایی، جوامع علمی و صنایع وابسته برای کاهش ریسکهای ناشی از طوفانهای خورشیدی ضروری است.
منبع: scitechdaily
نظرات
امین
حس میکنم کمی رسانهای شده، اما واقعیت اینه که تاثیرات روی برق و ماهواره جدیه. امیدوارم به جای شعار، مدلها و هشدارهای عملی بدن تا کارایی داشته باشه.
آسترو
تو پروژه دانشگاهیمون هم دیدم که زاویههای مختلف خیلی چیزها رو نشون میدن، ۹۴ روز رکوردشکنه، دادهها عالیه ولی کاش بازتر منتشر میکردن تا گروههای دیگه هم آزمون کنن.
توربوک
اینکه میگن بزرگترین شراره از پشت خورشید بوده، با کدوم معیار؟ مشاهدات طولانی ارزشمنده اما پیشبینی دقیق ظاهراً هنوز خیلی دور، مگه نه؟
بلاکفاند
واقعاً منطقیه، اگر پیشبینی بهتر بشه شرکتها و زیرساختها کمتر ضربه میخورند. ولی هنوز نمیدونم Vigil عملاً چه زمانی نتیجه میده، صبر کنیم ببینیم.
دیتاپالس
واو، دنبال کردن یه ناحیه خورشیدی تو سه گردش؟ عالیه! نمیدونستم تا این حد پیچیدهست، کلی سوال الآن تو سرم مونده — مدلها چطور این تزریقهای متوالی شار رو شبیهسازی میکنن؟
ارسال نظر