مریخ جهانی پر رمز و راز است

ناسا در تاریخ ۱۸ نوامبر۲۰۱۴ ، فضاپیمای تحقیقاتی اتمسفر مریخ و تحولات فرار گازهای اتمسفری ( Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission; MAVEN) را به سمت این سیاره برای یک ماموریت پژوهشی پرتاب کرد. این فضاپیما به‌منظور پژوهش بر روی لایه‌ی بالایی اتمسفر(Upper Atmosphere)، یون‌کره(Ionosphere) و چگونگی تعامل این لایه با بادهای خورشیدی ارسال شده است و به ابزارهای گوناگونی برای اندازه‌گیری پدیده‌های مختلف مجهز شده که می‌تواند اطلاعات ارزشمندی به تئوری جهان الکتریکی بیافزاید.

ابزارهای همراه عبارت‌اند از:

• ابزار آنالیز‌گر الکترون‌های‌ بادهای خورشیدی به منظور اندازه‌گیری الکترون‌های یون‌کره
• ابزار آنالیز‌گر یون‌های بادهای خورشیدی برای اندازه‌گیری یون‌های مغناطوپوش(Magnetosheath)
• پروب لانگمویر(Langmuir Probe) به منظور مشخص کردن امواج گرمایی یون‌های در حال فرار و تابش‌های شدید ماورای بنفش وارد شده از سمت خورشید
• طیف‌سنج ماورای بنفش برای اندازه‌گیری ویژگی‌های لایه‌ی بالایی اتمسفر
• مغناطیس‌سنج برای اندازه‌گیری باقی مانده‌ی میدان مغناطیسی مریخ

دیدگاهی همگانی از سیاره‌ی مریخ که در مقاله‌ی قبلی ماموریت MAVEN به چاپ رسیده است:

“روزی روزگاری، در حدود ۴ میلیارد سال پیش، مریخ همانند زمین گرم و مرطوب بود. آب مایع روی سطح آن در بستر رودخانه‌ها جاری بوده و به سمت دریاهای کم ژرفا جریان داشته است. یک اتمسفر ضخیم همانند یک پتو آن را گرم نگه داشته است.”

این افسانه‌ای است که منجم‌ها برای دلداری دادن به خودشان تعریف می‌کنند.

قطر مریخ چیزی در حدود ۶۷۹۳ کیلومتر است که تقریبا نصف قطر زمین است. دمای میانگین آن ذاتا در حدود ۶۳- سلسیوس است که این میانگین برای زمین ۱۳+ درجه‌ی سلسیوس است. چگالی هواکره‌ی آن  برابر با آن است که روی قله‌ای با ارتفاع ۶ برابر قله‌ی اورست، بلندترین قله‌ی زمین، بایستیم که این مقدار تقریبا برابر با کم‌تر از ۱% چگالی هواکره‌ی زمین است. مریخ سردتر از آن است که دانشمندان علوم سیاره‌ای باور دارند لایه‌ای منجمد و پهناور، سطح این سیاره را پوشانده است، زیرا میانگین دمای خاک در طول یک سال بسیار کم‌تر است.

در عرض‌های جغرافیایی شمالی و جنوبی، کربن‌دی‌اکسید یخ زده و به حالت جامد درمی‌آید و سطح مریخ را با یخ خشک پنهان می‌کند. این پدیده دلیل پایان یافتن ماموریت ققنوس(Phoenix mission) در مریخ است: این مریخ‌پیما در فصل زمستان در یخ‌های خشک به قطر تقریبا یک متر به دام می‌افتد. از آن‌جایی که  هواکره‌ی مریخ بسیار نازک است، آب یخ‌زده به یکباره تصعید شده و به بخار آب تبدیل می‌شود، بنابراین یخ یا آب مایع در این شرایط در محیط آزاد باقی نخواهد ماند. چگونه مریخ و زمین به‌طور چشمگیری با یک دیگر اختلاف دارند؟

این اظهارات بخشی از مناقشه برانگیزترین موضوعات در علوم سیاره‌ای به شمار می‌رود. اغلب پژوهشگران بر این باورند که زمانی مریخ میزبان آب مایع روی سطحش بوده است. دره‌ها و تنگه‌هایی که به نظر می‌رسد جریان آب آن‌ها را شکل داده است، همه‌جا روی سطح سیاره دیده می‌شوند. مریخ‌پیمای کنجکاوی مواد معدنی را یافته است که دانشمندان بر این باورند، به سال‌ها زمان نیاز است تا زیر آب به وجود آیند.  به‌طور کلی، فراوانی ترکیب‌های کربنی آن‌قدر کم هستند که نمی‌توان گفت که این مقدار از کربن دی‌اکسید گم شده از هواکره‌، صرف تشکیل این ترکیبات معدنی شده‌ باشد.

تنها یک پیشنهاد باقی خواهد ماند، سیاره هواکره‌ی خود را به مرور زمان از دست داده است. آیا تابش‌ها و یا بادهای خورشیدی باعث تحلیل رفتن هواکره شده است، زیرا سیاره فاقد میدان مغناطیسی کروی شکل است؟ چه مقدار از ذرات هواکره‌ گریخته‌اند؟

ماهواره‌ی MAVEN، در پایین‌ترین نقطه‌ی مدار بیضوی خود، به ارتفاع ۱۲۵ کیلومتری سطح مریخ می‌رسد و در دورترین نقطه به ارتفاع ۶۰۰۰ هزارکیلومتری از سطح، بنابراین تیم عملیات امیدوارند که بتوانند داده‌های کافی برای یافتن پاسخ به این سوال که چرا این مقدار از کربن‌دی‌اکسید باقی مانده است، در حالی که گازهای دیگر هواکره از دست رفته‌اند.

طبق آخرین مقاله‌ی منتشر شده، “… جریان‌های الکتریکی القا شده از طریق بادهای خورشیدی و ارتباط الکتریکی با لایه‌ی بالایی اتمسفر مریخ هستند. این جریان‌های الکتریکی انرژی بادهای خورشیدی را از طریق میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به ذرات انتقال داده و موجب شتاب گرفتن ذرات و فرار آن‌ها به فضای بیرون هواکره می‌شود.”

همان‌طور که قبلا هم گزارش شده است، داده‌های فضاپیما‌ی MAVEN نشان می‌دهند که مریخ با نرخ ۱۰۰ گرم بر ثانیه، یا تقریبا سه میلیون و صدهزار کیلوگرم در یک سال، هوا‌کره‌ی خود را از دست می‌دهد. این گروه تحقیقاتی بر این باورند که مریخ زمانی همانند زمین بوده است تا این که به مرور زمان”دیناموی داخلی” (Internal Dynamo) آن تا جایی سرد و جامد شده است که هیچ آهن مذابی برای تولید یک میدان مغناطیسی کروی‌شکل و جامع باقی نمانده است.

سوالات مطرح شده در دفاع از جهان الکتریکی شامل این موارد خواهند بود:

ارتباط میان هواکره‌ی یک سیاره و رفتار یک خورشید الکتریکی چیست؟ آیا شرایط مریخ می‌تواند مثالی برای یک ارتباط الکتریکی باشد؟ آیا شرایط کنونی مریخ تشابی است که می‌تواند شواهدی مبنی بر رویدادهای فاجعه‌بار در در گذشته‌ی نه‌چندان دور یک سیاره باشد؟

استفان اسمیت

متن اصلی

مترجم: بهاره مجرد

The Mars Expert

Translator: Bahareh Mojarrad

مباحث مربوط در این نشست علمی در حوزه تاثیرها و کاربردهای فیزیک پلاسما در نجوم می باشد و مخاطبین می توانند پس از هر ارائه با موضوعات پژوهشی جدیدی در حوزه نجوم آشنا شده و در آینده با مشاوره گروه آذرخش پارسی آن را ادامه دهند.

همچنین شرکت در این نشست فرصتی برای عضویت رایگان در گروه پژوهشی آذرخش پارسی خواهد بود که علاقه مندان طی آن در بازه زمانی یک ساله در صورت موفقیت در انجام یک طرح پژوهشی و َشنایی با روش تحقیق و مقاله نویسی به عنوان عضو پیوسته در این گروه انتخاب می گردند.

حضور در این نشست برای عموم علاقه مندان آزاد است.

ثبت نام در نشست پلاسما اخترفیزیک

معرفی سخنرانان و موضوعات ارائه شده در نشست:

والاس تورنهیل

والاس تورنهیل از موسسین پروژه آذرخش است، و دارای مدارک تحصیلات تکمیلی هم در فیزیک و هم در مهندسی برق الکترونیک از دانشگاه کانبرای استرالیا است، زمینه پژوهشی وی درباره نقش الکترومغناطیس و پلاسما در اخترفیزیک و همچنین درباره جریان شناسی مدل های علمی در فلسفه علم است، تورنهیل عضو پیوسته انجمن IEEE است و مقالات متعددی در زمینه پلاسما اخترفیزیک در ژورنال های IEEE به چاپ رسانده است، تورنهیل در این نشست درباره معرفی مدل های جدید غیراستاندارد در کیهان شناسی و بحران ها و چالش های پیش روی فیزیک توضیح می دهد. لازم به ذکر است تورنهیل دارنده مدال طلای آکادمی علوم Telesio-Galilei و همچنین برنده جایزه فلسفه علم NPA Sagnac در دانشگاه مریلند امریکا می باشد.

ارائه این سخنرانی به زبان انگلیسی و به صورت ویدئوکنفرانس زنده خواهد بود.

ایگنه باگاشوف

ایگنه باگاشوف، پژوهشگر فیزیک نظری در زمینه QCD در پژوهشکده مشترک انرژی و تحقیقات هسته ای SOSNY دانشگاه مینسک بلاروس می باشد که در زمینه اخترفیزیک هم مطالعات و پژوهش هایی انجام داده است، فعالیت های وی در حوزه اخترفیزیک بیش تر در زمینه نقش جریان های بیرکلند در فضای میان سیاره ای و فضای اطراف منظومه شمسی بوده است که ارائه ایشان در این نشست هم به همین موضوع اختصاص دارد.

جریان های بیرکلند از ساختارهای پلاسما هستند که در فیزیک خورشید یا انفجارهای ابرنواختری مشاهده شده است، مطالب مرتبط با این جریان ها را می توانید از طریق جست و جو در همین سایت نیز دنبال کنید. جریان های بیرکلند در فضای اطراف منظومه شمسی در صورت مشاهده می توانند پاسخگوی بسیاری از سوالات ما در زمینه فیزیک بین ستاره ای و منظومه شمسی باشد.

ارائه این سخنرانی به زبان انگلیسی و به صورت ویدئوکنفرانس زنده خواهد بود.

دکتر نرگس فتحعلیان

دکتر نرگس فتحعلیان، عضو هیئت علمی دانشگاه پیام نور و دانش آموخته دانشگاه های مرکز تحصیلات تکمیلی زنجان و صنعتی شریف در رشته فیزیک و اخترفیزیک است، زمینه پژوهشی ایشان در زمینه فیزیک خورشید است و مقالات ایشان در زمینه فیزیک تاج خورشید در ژورنال ها و کنفرانس های مختلف به چاپ رسیده است. موضوع ارائه ایشان در این نشست حلقه ها و شراره های تاج خورشیدی خواهد بود، تاج خورشید به عنوان آخرین لایه جو خورشید شناخته می شود و پدیده های حلقه ها و شراره های خورشید مربوط به این ناحیه می شود، این دو پدیده از موضوعات مورد بحث و چالش برانگیز در زمینه فیزیک خورشید است.

محمدرضا شفیع زاده

محمدرضا شفیع زاده، دانش آموخته دانشگاه زنجان در رشته فیزیک با موضوع پژوهشی در زمینه مگنتوسفر زمین با راهنمایی دکتر عابدینی و مشاوره دکتر مایکل کلاریژ است، او از موسسین گروه پژوهشی آذرخش پارسی و برنده جایزه اسکولارشیپ سال ۲۰۱۵ پروژه آذرخش در آریزونای امریکا می باشد. از وی مقالاتی در زمینه نقش فیزیک پلاسما در ساختار سیارک ها و علوم سیاره ای و همچنین نقش آزمایشگاه های پلاسما در شبیه سازی های اخترفیزیک در کنفرانس های داخلی و بین المللی وجود دارد. موضوع ارائه وی در این نشست ساختار دولایه های پلاسما در مگنتوسفر زمین است.

مگنتوسفر یا مغناطوکره فضای تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین گفته می شود که بیش ترین تاثیر پذیری را از بادهای خورشیدی دارد، ساختار مغناطوکره از زمان کشف آن تا کنون مورد بررسی های مختلفی قرار گرفته است، بنا بر داده های ماهواره های موجود در مغناطوکره یکی از ساختارهایی که برای آن می توان تصور کرد، ساختار دولایه های پلاسما است، ما قبلا درباره این ساختار در این سایت توضیحاتی داده بودیم، با این حال در این ارائه مغناطوکره، ساختار دولایه پلاسما و داده ای ماهواره ای از ابتدا معرفی خواهند شد.

شیرین زندیان

شیرین زندیان، دانش آموخته هواشناسی با موضوع پژوهشی “اثرات رعد و برق و بی هنجاری های یون سپهری” با راهنمایی دکتر جغتایی از دانشگاه یزد است، دارای سابقه پژوهشی در زمینه زمان سنجی ستارگان متغیر گرفتی و ارائه مقاله در این زمینه در ژورنال بین المللی، ارائه مقاله در زمینه اثرات رعد و برق در سمپوزیوم بین المللی دینامیک و تابش جوی روسیه و کنفرانس بین المللی ژئوفیزیک ایران است، همچنین وی در حال حاضر در طرح پژوهشی فوتومتری از یکی از کهکشان های اقماری آندرومدا با مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات ایران IPM، همکاری دارد. وی در این نشست با موضوع جو سیارات دیگر ارائه خواهد داشت، نکته حائز اهمیت آن است که فیزیک پلاسما نقش موثری در فیزیک جو دارد و در توضیح اتمسفر لحاظ می گردد.

سبا حفیظی

سبا حفیظی، سمینار درسی خود را در رشته زلزله شناسی موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران با موضوع ارتباط بین فعالیت های خورشیدی و زلزله های زمین با راهنمایی دکتر فتاحی (ریاست مرکز سن یابی موسسه ژئوفیزیک و پژوهشگر دانشگاه آکسفورد) ارائه داده است، زمینه پژوهشی وی در زلزله شناسی سن یابی است، اما دارای سابقه پژوهشی در زمینه علوم سیاره ای به خصوص در زمینه سیارک ها و دنباله دارها می باشد، وی مترچم کتاب “دنباله دارهای الکتریکی” است که مربوط به یکی از مدل های نوین درباره دنباله دارها است، او در این نشست با موضوع سمینار تحقیقاتی خود در دانشگاه ارائه خواهد داشت.

با توجه به صدمات مالی و جانی زمین لرزه ها، دانشمندان همواره در پی راهی برای پیش بینی این رویداد طبیعی و کاهش صدمات ناشی از آن بوده اند. اما هیچ یک از روشهای پیش بینی به طور کامل و بدون نقص قادر به پیش بینی نبوده اند، چرا که زلزله امری به واقع پیچیده است. پس از تلاشهای ناموفق در پیش بینی، دانشمندان چندین عامل را به عنوان پیش نشانگر زلزله در نظر گرفتند که با مانیتور آنها بتوانند از آنها به عنوان یک زنگ خطر برای وقوع زلزله ی احتمالی استفاده کنند. در این ارائه قصد داریم با تکیه بر مطالعات علمی گزارشی بر رصد فعالیتهای خورشیدی و ارتباط آن با زمین لرزه ها ارائه کنیم. و به این سوال پاسخ دهیم که آیا فعالیتهای خورشیدی میتوانند به عنوان یک پیشنشانگر مورد مطالعه قرار بگیرند؟

کیارش دانش

کیارش دانش، دانش آموخته فیزیک از دانشگاه مازندران است، وی تحقیقات خود در زمینه پلاسما اخترفیزیک را در زمینه اخترفیزیک ستاره ای، تولد ستارگان و ستارگان نارس آغاز کرده است، او مترجم کتاب پلاسمای اخترفیزیکی است، این کتاب از رفرنس های درسی دانشگاه مری کوئن لندن محسوب می گردد که سال گذشته توسط انتشارات رمز به چاپ رسید، وی در این نشست با موضوع شوک های الکترومغناطیسی در فضای بین ستاره ای ارائه خواهد داشت.

فضای میان‌ستاره‌ای توسط پدیده‌های مختلفی آشفته می‌شود که انفجارهای ابرنواختری تنها یک نمونه از آنها هستند. در این انفجارها، با افزایش فشار، ناحیه‌ی آشفته شده گسترش پیدا کرده و اگر گسترش آن از یک حد مشخص فراتر رود، یک جبهه‌ی شوک شکل می‌گیرد که هدایت کننده‌ی آن گسترش فشار خواهد بود؛ به جریان‌های ورودی به این جبهه‌ی شوک، شوک یا موج شوک گفته می‌شود. بنابراین می‌توان گفت که خود شوک، یک اختلال یا آشفتگی غیرقابل بازگشت، برپایه‌ی فشار و دینامیک شاره‌ها است.

پرستو غزنوی

پرستو غزنوی، از جمله معدود دانشجویانی است که در رشته زمین شناسی ایران طرح پژوهشی خود را در دانشگاه تهران با موضوع شخانه ها و شهاب سنگ ها با همکاری اساتیدی از سازمان فضایی سوئد و مرکز مطالعات و آموزش علوم زمین فرانسه می گذراند. موضوع ارائه وی در این نشست درخشندگی سطحی گانیمد و پلاسمای مشتری خواهد بود.

مشتری به دلیل فعالیت های الکترومغناطیسی زیاد خود تاثیر گذاری زیادی روی قمرهای نزدیک خود به خصوص اقماری گالیله ای دارد، به عنوان مثال تاثیر آن بر روی قمر آیو پیش تر معرفی و مورد بررسی قرار گرفته است که مطالبی از آن در همین سایت نیز قابل مشاهده است، اما این ارائه به درخشندگی های جالب توجه سطح گانیمد اختصاص دارد که می تواند گفت شاید تحت تاثیر پلاسمای مشتری باشد.

PANSTARRS/311P که با اسم P/2013 P5 نیز شناخته می‌شود سیارکی است که در ۲۷ آگوست ۲۰۱۳ توسط تلسکوپ پان‌استارز به عنوان جرمی عجیب، کشف شد.  این جرم عجیب و حیرت‌برانگیز در مداری شبیه به مدار سیارک‌ها در قسمت داخلی کمربند سیارکی در حال چرخش به دور خورشید بود که در ۱۰ام سپتامبر ۲۰۱۳ دانشمندان دنباله‌های چندگانه‌ی آن را رصد کردند به گفته‌ی دانشمندان دنباله‌های این سیارک درست شبیه به پره‌های یک چرخ بود. ترکیب مدار سیارک‌گون و ظاهر دنباله‌دارگون از این جرم یک “سیارک فعال” ساخت.  پس از این رصد جالب توجه این سیارک توسط برخی دانشمندان به عنوان یک سیارک-دنباله‌دار در گروه “دنباله‌دارهای کمربند اصلی” طبقه‌بندی شد.

دیوید جوییت این سیارک را متعلق به خانواده‌ی سیارکی فلورا در کمربند اصلی می‌داند. این فرض بدان معناست که احتمالا این سیارک از خرده باقی مانده‌های باقی مانده از شکستن یک دنباله‌دار-سیارک بزرگتر دیگر در حدود ۲۰۰ سال پیش باشد. تمام سیارک‌های حاصل از این درهم‌شکستگی در حال حاضر در یک محدودی خاص به لحاظ مداری می‌چرخند و پارامترهای مداری تقریبا یکسانی دارند. با توجه به آنالیز شهاب‌سنگ‌هایی که منشاشان این گروه سیارک‌هاست به این نتیجه رسیدیم که این گروه از اجرام همگی دمایی بالای ۱۵۰۰ درجه‌ی فارنهایت رو تجربه کرده‌اند و در گروه سیارک‌هایی با سنگ‌های دگرگونی قرار می‌گیرند و امکان وجود آب و یخ در آن‌ها تقریبا صفر است.

به دلیل اینکه قبلا چیزی شبیه به این اتفاق رصد نشده بود دانشمندان مشغول یافتن توضیح و توجیه مناسبی برای پاسخ به چرایی به وجود آمدن این پدیده شدند. بعضی دانشمندان فرضیه ی برخورد را برای این مورد بیان کردند.

سرپرست محققان پروژه‌ی بررسی این سیارک دیوید جوییت از دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس اذعان دارد: ” زمانی که ما این موجود را در آسمان رصد کردیم، واقعا متحیر شدیم…، این تحیر زمانی بیشتر شد که ما متوجه ارتباط تغییرات مهیج دنباله‌های آن طی ۱۳ روز با خروج غبارات از شی شدیم.”

برخی از دانشمندان نیز علت این غبار پراکنی‌ها و تشکیل دنباله در یک سیارک را ناشی از سرعت چرخش عجیب و بسیار بالای سیارک به دور خودش دانستند تا حدی که این اسپین باعث پخش شدن غبار از سطح دنباله‌دار به فضا می‌شود. در این نظریه‌ی پیشنهادی برخوردها نمی‌توانند باعث پخش این میزان غبار و تشکیل دنباله‌ها شده باشند چرا که این روند طی ۵ ماه موجب فرسایش تا حد ازبین رفتن این سیارک شده است و به صورت اتفاقی نبوده که بتوان آن را مرتبط با برخورد دانست.

مدل دقیق‌تری که توسط جسیکا آگاروال از مرکز تحقیقاتی ماکس پلانک برای این موضوع پیشنهاد شد این بود که “تشکیل دنباله‌ها احتمالا به خاطر خروج تکانشی غبارات از بدنه‌ی دنباله‌دار است. فشار تشعشعات خورشیدی باعث جریان باریک غبارات از سطح سیارک می‌شود، مدلسازی‌های ما نشان می‌دهد که احتمالا زمانی که چرخش دنباله‌دار به دور خودش سریع‌تر می‌شود گرد و غبار از دست می‌هد. سپس خورشید این غبارات را به صورت دنباله‌های متمایزی که می‌بینیم جاروب می‌کند.”

جوییت شکستن سیارک‌ها را اصولا اتفاقی معمول می‌داند و بیان می‌کند که: ” احتمال اینکه نرخ چرخش سیارک به سرعت بسیار بالا برسد زیاد است چرا که فشار نورخورشید نیروی گشتاوری قویی روی بدنه‌ی آن اعمال می‌کند، اگر سرعت چرخش بسیار بالا باشد گرانش ضعیف دنباله‌دار نمی‌تواند یکپارچگی این جرم حفظ کند و این جرم شروع به تکه‌تکه شدن می‌کند…” اما به نظر می‌رسد این پروسه، پروسه‌ای بسیار زمان‌بر باشد.

اما در مدل الکتریکی معتقدیم هریک از اجرام منظومه‌ی شمسی در صورت قرار گرفتن در شرایطی که یک دنباله‌دار تجربه می‌کند، می‌تواند همانند دنباله‌دار جت، کما و دنباله بروز دهد. درست مثل سیارات که دنباله های مغناطیسی دارند و یا بسیاری از سنتورها که به یکباره دنباله و کما از خود بروز دادند. از آنجایی که این مدل منشا شکل‌گیری دنباله و جت‌ها را دشارژ الکتریکی می‌داند در صورتی که سیارک مورد نظر ما یک شوک الکتریکی دریافت کرده باشد: برای مثال تحت تاثیر دنباله‌ی مغناطیسی (مگنتو تیل) سیارات و یا تحت تاثیر میدان الکتریکی خورشید، بادهای قوی خورشیدی یا یک CME  یا…. قرار گرفته باشد، جای تعجبی ندارد که دنباله و کما تشکیل دهد و یا حتی بشکند.

منابع:

[۱] When is a comet not a comet?, Spacetelescope, 7 November 2013

[۲] Will NASA Rewrite History?, SSchirott,  October 20, 2014, thunderblogs, The Thunderbolts Project

[۳] NASA’s Hubble Sees Asteroid Spouting Six Comet-Like Tails, Hubblesite, 7 November 2013

[۴] When Asteroids Become Comets, Apr 07, 2006 , The Thunderbolts Project

سبا حفیظی

خورشید یک نیروی مرموز است.

ناسا در ۲۵ اکتبر ۲۰۰۶ فضاپیمای STEREO خودرا از کیپ کارناوال به فضا پرتاب کرد که ماموریت آن مطالعه ی اقلیم خورشیدی، شامل فوران های تاج خورشیدی (CME) و شراره های خورشید، است.

ماهواره های دوقلوی STEREO در مداری به دور خورشید و زمین در حال گردش هستند: مدار یکیشان جلوی زمین و دیگری پشت آن قرار دارد. دانشمندان امیدوارند به اینکه داده های بدست آمده از سنسورهای متصل به فضاپیما به فهم چگونگی تشکیل منظومه شمسی، از جمله این که چگونه میدان مغناطیسی خورشیدی یون های پر سرعت را کنترل می کند، کمک خواهد کرد. فضاپیمای STEREO B در شهریور سال گذشته دچار اختلال و قطعی ارتباط شده بود که مهندسین پروژه مشکل ارتباط را برطرف کردند.

در طول دوره های فعالیت بالای خورشید، پالس های پرانرژی روی خورشید میلیارد ها تن از ذرات باردار را به بیرون پرتاب می‌کند. این ذرات معمولا آهسته حرکت می‌کنند و برای رسیدن به زمین به ۲۴ ساعت زمان نیاز دارند که به فوران های تاج خورشیدی (CME) مشهور هستند، و یک نشانه‌ی رسیدن آن‌ها به زمین تشدید شفق‌های قطبی است.

خورشید در یک حالت نسبتا آرام همراه با چند لکه‌ی قابل مشاهده است، و گهگاهی هم با فوران شعله‌های خورشیدی با سرعت بسیار بالا همراه است. مشاهده شده است که، این ذرات ابتدا شتاب می‌گیرند و در فاصله‌ی بیش از چند ده شعاع خورشیدی سرعتشان کاهش می‌یابد. چه چیزی این فرآیند متضاد و عجیب را توضیح می‌دهد؟

نور خورشید تقریبا در مدت ۸ دقیقه به زمین می‌رسد. یک فوران خورشیدی که در ۳۰ دقیقه به ما می‌رسد باید سرعتی بیش از یک چهارم سرعت نور داشته باشد. به طور کلی، چنین سرعتی بسیار مرموز است، و در عین حال یک CME قدرتمند در ۱۷ ژانویه ۲۰۰۵ مشاهده شد، که در کمتر از نیم ساعت به سیاره‌ی ما رسید. چگونه CME ها تا سرعت ۷۵۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه یا بیشتر شتاب می‌گیرند؟

آنتونی پرات فیزیکدان پلاسما می‌نویسد: “… میدان‌های الکتریکی هم‌سو با جهت میدان مغناطیسی آزادانه به ذرات شتاب می‌دهند. الکترون‌ها و یون‌ها در جهت مخالف هم شتاب داده می‌شوند، که یک جریان هم راستا با خطوط میدان مغناطیسی تولید می‌شود.”

به جای موج‌های ضربه‌ای یا به اصطلاح “پدیده‌ی باز اتصال مغناطیسی،” باد خورشیدی نیروی جنبشی خود را از یک میدان الکتریکی دریافت می‌کند که از خورشید در تمام جهات نشات می‌گیرد. ساده‌ترین راه برای شتاب ذرات باردار وجود چنین میدان الکتریکی است. میدان الکتریکی خورشید تا میلیارد ها کیلومتر گسترش دارد، و در مرز هلیوسفر خورشید خاتمه می‌یابد.

شعله‌های خورشیدی به صورت C (سبک) ،  M(متوسط) ،X (قدرتمند) برچسب گذاری می‌شوند. CME مربوط به ۱۷ ژانویه به صورت X3 رتبه گذاری شده است. با این حال در ۷ سپتامبر ۲۰۰۵ ، یک CME از رده‌ی X17 به مغناط کره‌ی زمین برخورد کرد، که انتقال‌های رادیویی را قطع کرد و باعث اضافه بار نیروگاه‌های تقویت کننده شد. یک گردباد واقعی کیهانی از یون‌های مثبت به محیط باردار زمین جاری شد. آیا این تصادفی است که طوفان های کاترینا و ریتا در هر طرف اتفاق افتاده اند، و همزمان دومین فواره‌های قدرتمند خورشیدی از نوع X که تا به حال ثبت شده اند، باشند؟

در سال ۱۹۹۷، هنریک سونسمارک و انگل فریس کریستینسن “تغییرات شار اشعه‌ی کیهانی و پوشش ابری- حلقه ی گمشده- در ارتباط‌های اقلیمی خورشیدی” را منتشر کردند که در آن ، آنها بر تاثیرات خورشید بر روی اقلیم زمین معتقد بودند. اساسا بیش‌ترین تعداد یون‌های پر انرژی که به میدان مغناطیسی ما وارد می‌شوند ، بیش‌تر در پوشش ابری خواهد بود.

هنگامی که خورشید در چرخه ی ۲۲ ساله‌ی خود وارد فاز آرامی می‌شود، ذرات بیش‌تری قادر به رسیدن به زمین هستند زیرا میدان مغناطیسی خورشید به اندازه‌ای قوی نیست که بتواند آن ها را منحرف کند. از آنجاکه این ذرات به جو آبی ما برخورد می‌کنند، منجر به تشکیل ابر می‌شوند. بسیار شبیه به اتاقک ابرهای قدیمی، وقتی که یون‌های پرسرعت از یک منطقه‌ی بسیار مرطوب عبور می‌کنند یک مسیر چگالشی ظاهر می‌شود.

در یک جهان الکتریکی، ارتباط بین پروتون‌های پر سرعت منتشر شده از CME ها و افزایش فعالیت‌های طوفانی تصادفی نیست. از آنجا که آب یک مولکول قطبی است، این واقعیت که یون ها بخار آب را جذب می‌کنند یک پدیده‌ی مسلم به نظر می‌رسد.

استفان اسمیت

ترجمه: فرزین حسینی

Sun Fire – Translator: Farzin Hosseini

محمدرضا شفیع زاده

بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش

دانشگاه زنجان – دانشکده علوم

چکیده

یکی از پدیده های چالش برانگیز درباره خورشید مبحث بادهای خورشیدی است، مدل الکتریکی خورشید به عنوان یکی از مدل های جایگزین اخترفیزیک ستاره ای، اثر بادهای الکتریکی را ناشی از خروج یون های بار مثبت از خورشید می داند، اتکای این مدل بر این است که چگالی بار مثبت موجود در بادهای خورشیدی به طور قابل ملاحظه ای زیاد است، دلیل خروج این یون ها در بادهای خورشیدی سریع گذر آن ها از فضای فشرده درون خورشید به دلیل اختلاف پتانسیل موجود در دولایه های پلاسما و در بادهای خورشیدی آهسته نیز مرتبط با لکه های خورشیدی و شارش حجم چگال از یون های مثبت به بیرون است، این مدل جدید مبتنی بر داده های مشاهداتی بوده و صاحب نظران آن عقیده دارند که پیش بینی هایشان با داده های مشاهداتی منطبق خواهد بود.

کلمات کلیدی: باد خورشیدی – مدل الکتریکی خورشید – دولایه پلاسما – خورشید

جهت ارائه سخنرانی برای اولین کنفرانس ملی تازه هایی از فیزیک خورشید.

در صورت تمایل به مطالعه اصل مقاله از طریق منوی تماس با ما و ارسال ایمیل اقدام فرمایید.

اگر مایلید که درباره این مدل جدید بیش تر بدانید شما را به تماشای سخنرانی پروفسور دونالد اسکات دعوت می کنیم، این سخنرانی تقریبا یک ساعته توسط استاد تمام بازنشسته یکی از دانشگاه های ماساچوست، توسط آرمیتا حاجی زاده ترجمه و زیرنویس گذاری شده است و مخاطب را با زبانی بسیار روان و ساده با این مدل آشنا می کند، امیدواریم که تماشای آن مورد پسند شما واقع گردد.

حجم ویدئو: ۲۳۲ مگابایت – دانلود

Donald Scott – Electric Solar Wind EU 2016 – Translator: Armita Hajizadeh – Download with Persian Subtitle

تهیه شده در بخش فارسی پروژه آذرخش

از آنجا که با دنباله دار ها و خواصشون آشنا هستیم ، خوب است که یادآوری نماییم که  فقط اشیای دارای دم، دنباله دار نیستند. برای مثال ،سیاره ی زهره یک دم رشته ای دنباله دار گونه  به طول میلیون ها کیلومتر دارد که هر ۵۴۸ روز یکبار که به نزدیکترین فاصله ی خود از زمین میرسد ، امتداد دم آن با مغناط کره ی زمین برهم کنش دارد.

سیاره های گازی بزرگ نیز میتوانند دمی همچون دنباله دار ها داشته باشند. به عنوان مثال در نزدیکترین فاصله ی بین مشتری و زحل، مغناط کره ی  سیاره ی مشتری به صورت بیضی کشیده ای به طول ۶۸۰ میلیون کیلومتر به طور باور نکردنی تا مدار زحل امتداد پیدا می کند. زمانی که فضاپیمای پایونیر ۱۰ به مدار زحل رسید در حالی که پشت مشتری نسبت به خورشید قرار گرفته بود در کمال شگفتی،متخصصان هیچ ذره ی بارداری را که اصولا باید توسط بادهای خورشیدی ایجاد میشده را شناسایی نکردند! در واقع متوجه شدند که ،میدان مغناطیسی مشتری باد های خورشیدی را را تافاصله ی چندصد کیلومتر تعدیل میکند.

دنباله ی پلاسمایی زمین و یا همان مغناط کره اش بر اثر برخورد با ذرات بارداری  که از خورشید ساطع میشوند (بادهای خورشیدی) تغییر شکل می دهد و قدرتش تغییر میکند.به دلیل اثرات الکتریکی ذرات پرسرعت یون ،دم مغناطیسی زمین همانند دم دنباله دار ها در خلاف جهت خورشید کشیده می شود.

وقتی که ماه از میان پلاسمای یونیزه شده ی اطراف زمین می گذرد، مواد موجود در سطح آن، بار منفی پیدا کرده و با دفع یکدیگر از سطح ماه جدا می شوند.دیفرانسیل بار بین  دو سمت تاریک و روشن آن باد یونیزه ای ایجاد می کند که از سمت تاریک تر و منفی تر ماه به سمت روشن تر و مثبت تر آن جریان می یابد و نیروی میدان الکتریکی بین دو نیمکره تا ۱۰۰۰ ولت می تواند تفاوت داشته باشد .

کشف دنباله ی سیاره ی عطارد نیز از اکتشافات غیر منتظره ی محققان بود؛ زیرا دانشمندان علوم سیاره ای ، فیزیک پلاسما را نادیده می گرفتند. نظریه ی جهان الکتریکی بیان می کند که دنباله ی دنباله دار ها زمانی ایجاد می شود که غلاف پلاسمایی دنباله دار، بار الکتریکی کافی برای دشارژ را فراهم آورده باشد که باعث درخشش آن شود. دنباله دار ها صرف نظر از ساختارشان، تابع رفتار بنیادین ذرات باردار در پوسته ی پلاسمایی هستند.

دنباله ی سیاره ی عطارد حاوی درصد زیادی از اتم های سدیم است. سال ۲۰۰۸ ، در رصدخانه ی مک دونالد واقع در تگزاس، اخترفیزییکدانان دنباله ی سدیمی عطارد را اندازه گیری نمودند و متوجه شدند که طول آن بیش از طول چهار ماه کامل است. از جمله جالب ترین جنبه ی مشاهداتشان این بود که به نظر میرسید اتم های سدیم از نقاط داغی درعرض جغرافیای بالا در عطارد نشأت می گیرند.
زمانیکه فضاپیمای مسنجر بر فراز سیاره ی عطارد پرواز می نمود، این نقاط داغ را درست در جایی یافت که دانشمندان علوم سیاره ای، میگفتند موادی که در اثر فشار تابشی حاصل از خورشید از سطح سیاره زدوده شده اند،نیز در آن قسمت هستند.از آنجا که عطارد درست مثل ماه هیچ اتمسفر و یا میدان مغناطیسی قابل توجهی ندارد که از آن در برابر خورشید  محافظت کند، همان طور که قبلا هم اشاره شده،ماه میتواند به توضیح اثرات و نقاط داغ روی سطح سیاره کمک نماید.همان طور که دیفرانسیل ولتاژ ماه توسط الکتریسیته توضیح داده میشود ، ویژگی های عطارد نیز با فرضیه های الکتریکیقابل توجیه اند. قمر مشتری،آیو، نیز میتواند مدل مناسبی برای توضیح نقاط داغ عطلرد باشد.

آیو در مداری نزدیک به مشتری به دور آن گردش میکند و سطح آن توسط تابش شدید الکترومغناطیسی بمباران میشود به طوری که هر ثانیه یک تن ماده و گاز از سطح آن جدا میشود.قمر آیو همان طور که در جو مغناطیسی مشتری در حرکت است،همانند یک ژنراتور عمل میکند.بیشتر از چهارصد هزار ولت در سه میلیون آمپر از جریان از طرف آیو به محیط الکتریکی مشتری جاری میشود.

احتمالا عطارد نیز چیزی مشابه را تجربه میکند. نقاط داغ می توانند در قسمتی قرار گرفته باشند که کانون پلاسمای چگال، در آن قسمت قرار دارد و باعث ارتباط بین خورشید و عطارد می شود.هم چنین فرسایش کاتدی عطارد میتواند دلیلی برای ساختار رشته مانند دنباله اش و شباهتش به جریان های بیرکلندی که بار ها در موردش صحبت شده،باشد.

مفهوم دم رشته ای ناشی از تبادل بار الکتریکی تنها به منظومه ی شمسی محدود نمی شود.ستاره ها نیز همچون کهکشان ها دارای دنباله هستند.به عنوان مثال ستاره ی میرا یک غول سرخ است که دنباله ای به طول ۱۳ سال نوری دارد و یا کهکشان ESO 137-001 دنباله ای دارد که ۲۰۰۰۰۰ سال نوری کشیده شده است.به نظر میرسد که تمامی اجرام آسمانی می توانند از پلاسمایی که در آن واقع هستند انرژی دریافت کنند و از آنجا که  ۹۹٫۹۹۹۹۹%مواد تشکیل دهنده ی کیهان از ذرات باردار میباشد ،می توان نتیجه گرفت که پلاسما بر تمام  جهان حاکم است.

استفان اسمیت

ترجمه: فاطمه طهماسبی

Electromagnetic Tails

Translator: Fatemeh Tahmasebi

توضیح تصویر: کهکشان ۳c129 دنباله ای به طول ۱٫۵ میلیون سال نوری دارد

این مطلب را ذکر نام “بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش” منتشر کنید

“من می دانم که خیلی از منتقدان می گویند که برای این چنین واکنش هایی، ستاره ها به اندازه ی کافی داغ نیستند. خب خودشان هنوز در شناخت این راه دچار مشکل هستند، ما به آنها میگوییم بروید و جایی داغ تر پیدا کنید.”

– آرتور ادینگتون

خورشید عمدتا از هیدروژن ( ۷۱% )، هلیوم ( ۲۷% ) و از عناصر دیگری به میزان کمتر که به ترتیب شامل اکسیژن، نیتروژن، سولفور، کربن و ۶ عنصر دیگر ساخته شده است. اگرچه میتوان تمام عناصر روی زمین را بر روی طیف خورشید دید، اما ۱۲ عنصر نام برده شده، ۹۹٫۹% از جرم خورشید را تشکیل می دهند.

خورشید ۱،۳۹۰،۰۰۰ کیلومتر قطر دارد و با یک تقریب مناسب جرم آن ۳۰^۱۰*۱٫۹۸ کیلوگرم است. درجه حرارت سطح خورشید ۵۸۰۰ کلوین اندازه گیری شده که با این نسبت، پیش بینی می شود که در مرکز آن دمای ۱۵۶۰۰۰۰۰ وجود داشته باشد. همان طور که در مدل های استاندارد بیان می شود خورشید باید در مقابل فشار گرانشی خود، یک فشار مخالف رو به بیرون داشته باشد، در غیر صورت در خود فرو ریخته و به یک توپ جامد کوچک تبدیل می شود. این تئوری بیان می کند که باید یک منشاء انرژی در درون خورشید وجود داشته باشد که به این نیروی گرانشی غلبه کند.

در دیدگاه آرتور اِدینگتون(Arthur Eddington) که در کتاب کار کلاسیکش “قانون کلی درون ستارگان” بیان شده، تنها واکنش های هسته ای توانایی تولید این چنین انرژی هایی را دارند که خورشید را در طول میلیون ها سال در مقابل فشار گرانشی خود و یا در اصطلاح ” در مقابل وزن خود ” حفظ کنند. چون فعل انفعالاتی که داشنمندان برای واکنش های هسته ای فیوژن( همجوشی هسته ای) بیان می کردند، تا چندین سال پس از نظریه اِدینگتون مدل سازی ریاضی نداشتند، تا آن زمان بیشتر حرف های اِدینگتون جنبه ی باور و اعتقادی داشت ، تا جنبه تحقیقاتی و علمی .

بطور فرض، چگونه خورشید گرما و نوری که برای ادامه ی حیات کره ی ما نیاز است را تولید می کند ؟

در نظریه ی همجوشی، زمانی که خورشید در حال بیرون آمدن از سحابی خود و به دنیا آمدنش بود، گازهای آن بخاطر گرانش در کنارهم جمع شدند تا زمانی که دمای آنها به ۱۰ میلیارد کلوین رسید. در این زمان، اتم های هیدروژن به ذرات مستقل الکترون و پروتون واپاشی کردند و پروتون ها آزاد شدند و با یکدیگر برخورد کردند. اولین برخورد ها بین پروتون ها، اولین مرحله است از واکنش های هسته ای که زنجیره ی پروتون-پروتون خوانده می شود.

هنگامی که پروتون ها در آن دما باهم برخورد می کنند، سرعت کافی برای فیوز و ترکیب شدن با ذرات دیگر را دارند: دوتریوم، پوزیترون و یک نوترینو. دوتریوم ترکیب پروتون-نوترون هست، و پوزیترون، یک الکترون با بار مثبت است. نوترینوها شبیه به الکترون هستند، با این تفاوت که بار الکتریکی ندارند و تقریبا جرم کم و برابری با الکترون دارند. نوترینو ها بر خلاف الکترون ها که بار الکتریکی دارند و تحت تاثیر نیروی میدان الکترومغناطیسی ، به آنها نیرو وارد می شود، نیرویی از طرف میدان احساس نمی کنند.

مرحله ی دوم در واکنش های پروتون-پروتون، تشکیل ساختار هلیوم۳ است زمانی که دوتریوم با یک پروتون دیگر ترکیب می شود و در همین حال پرتوی گاما آزاد می شود. یک هلیوم۴ و دوعدد نوترون نتیجه ی نهایی واکنش است، با این توضیح که این نتیجه می تواند توسط مسیر های زیادی در واکنش های متفاوت، تولید شود.

در حقیقت، همان طور که والاس تورنهیل به عنوان یک نظریه پرداز مدل الکتریکی بیان می کند،  ستاره ها در یک غلاف پلاسمایی قرار گرفته اند که ممکن است به اندازه یک روز نوری طویل باشد. آنها مرز های بین نواحی تاثیرگذاری الکتریکی ستاره ها و جریان های حرکت کننده در داخل کهکشان هستند:

غلاف پلاسمایی خورشید یا هلیوسفر آن، ۱۰۰ برابر فاصله ی زمین تا خورشد، گسترش یافته است. برای اینکه بتوانیم یک دید درستی نسبت به ابعاد و اندازه ی هلیوسفر خورشید داشته باشیم، به این فکر کنید که می شود کل ستارگان کهکشان راه شیری را در فضای بین مدار پلوتو و خورشید جای داد. هیلوسفر خورشید میتواند ستارگان ۸ کهکشان راه شیری را در خود جای دهد. از نوع رفتار فوتوسفر سردی که خورشید دارد می توان نتیجه گیری کرد که خورشید یک آند یا یک الکترود با بار مثبت دردشارژهای کیهانی است. کرومسفر قرمزنقطه مقابل روشنایی بالای سطح آند در یک تیوب دشارژ است. زمانی که چگالی جریان برای سطح آند بسیار زیاد باشد، پلاسمای ثانویه ی روشنی در درون پلاسمای اولیه ایجاد می شود. این  اتفاق “Anode Tufting” نامیده می شود. روی خورشید، این آندها در کنار هم قرار می گیرند و دانه های خورشید را تشکیل می دهند که به نظر دانه های ریز می رسند.

ستارگان قدرت خویش را از بیرون می گیرند نه از درون. واکنش های هسته ای در روی سطح آن اتفاق می افتد نه درون هسته.  بادهای خورشیدی به عنوان یک ارتباط مستقیم خورشید با سیارات خویش و خوشه ی کیهانی خودش هست، بنابراین نظریه ی ۹۰ساله ی چرخه ی هسته ای که کوره ی خورشید را روشن کرده است، نیاز به بازنگری دارد.

استفان اسمیت

ترجمه بردیا قبادی

Fusion Fires

Translation: Bardia Ghobadi

The Sun in many different wavelengths. Credit: NASA/SDO/Goddard Space Flight Center

متن فوق صرفا، جهت آگاهی علاقه مندان و خوانندگان با مواضع منتقدین مدل همجوشی خورشید و آشنایی با مدل جایگزین الکتریکی گزینش شده ، است، هرگونه استفاده از این ترجمه با ذکر نام مترجم و بخش فارسی پروژه آذرخش آزاد است.