مقاله محمدرضا شفیع زاده و بهنام بابائیان از اعضای گروه آذرخش پارسی برای ارائه در سمینار سالانه فیزیک شفق‌های قطبی انستیتوی ژئوفیزیک قطبی روسیه واقع در مورمانسک پذیرفته شد و در اسفند ماه گذشته ارائه گردید.

در این مقاله با استفاده از داده‌های اختلاف پتانسیل و میدان الکتریکی مبتنی بر طوفان‌های خورشیدی تشکیل ساختار دولایه الکتریکی در محیط پلاسمای کمربندهای تابشی بررسی گردید، در این پژوهش داده‌ها از ماهواره‌های RBSP جمع آوری شد و پس از نویزگیری داده به دست آمده با توجه به ارتباط بین اختلاف پتانسیل و میدان در فضای اطراف زمین بررسی گردید و وجود ساختار دولایه الکتریکی مورد ارزیابی قرار گرفت. اگر میخواهید راجع به این ساختار بیشتر بدانید اینجا کلیک کنید.

دریافت کتاب چکیده مقالات منتشر شده در سمینار سالانه فیزیک شفق قطبی انستیتوی ژئوفیزیک قطبی روسیه: کلیک کنید

سمینار شفق قطبی روسیه

هانس اولوف گوستاو آلفون متولد ۳۰ مه سال ۱۹۰۸ در نورکوپینگ سوئد، درگذشت ۲ آپریل ۱۹۹۵ در جورشلم سوئد می‌باشد. آلفون سوئدی به عنوان یکی از بنیانگذاران و پدران فیزیک پلاسما و کاربردهای پلاسما در فیزیک فضا به شمار می‌رود. او اکتشافات و خدمات زیادی در زمینه پیش‌برد پلاسما در علوم زمین و پلاسمای کیهانی انجام داد. فعالیت‌های آلفون در زمینه توسعه نظریه مگنتوهیدرودینامیک منجر به اخذ جایزه نوبل فیزیک در ۱۹۷۰ شد.

وی در ابتدا در رشته مهندسی برق مشغول به تحصیل بود اما بعد از آن به پژوهش و تدریس فیزیک پلاسما پرداخت، تحقیقات آلفون در زمینه کاربردهای پلاسما در فیزیک فضا و نجوم شامل ایجاد و بسط تئوری‌هایی در زمینه شفق‌های قطبی، کمربندهای ون‌آلن، تاثیر طوفان‌های مغناطیسی بر میدان مغناطیسی زمین، میدا‌ن‌های مغناطیسی و الکتریکی در پلاسمای کیهانی، مغناطیس زمین و نقش پلاسما در فیزیک کهکشان است.

معرفی

در سال ۱۹۳۷ آلفون برای اولین بار ادعا کرد که اگر پلاسما حالت ماده غالب در جهان باشد، جریان‌های الکتریکی در کیهان وجود دارند که می‌توانند میدان مغناطیسی کهکشانی ایجاد کنند. بعد از اخذ جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۷۰، در سخنرانی نوبل خود او تاکید کرد که:

“برای درک پدیده‌ها در فضایی که پلاسما در آن غالب است، لازم است نه تنها میدان مغناطیسی، بلکه میدان الکتریکی و جریان‌های الکتریکی هم مورد بررسی قرار گیرند. فضا با شبکه‌ای از جریانات پر شده است که این شبکه انرژی و حرکت را در فاصله‌های بسیار دور نیز منتقل می‌کند. جریان‌ها اغلب به ساختارهای جریان رشته‌ای یا جریان سطحی تنگش پیدا می‌کنند و به فضای میان‌ستاره‌ای، میان‌کهکشانی یا به صورت ساختار سلولی به فضا می‌روند.”

در سال ۱۹۷۴ او فعالیت‌های پژوهشی خود را روی شفق‌های قطبی منطبق با میدان جریان‌های الکتریکی آغاز کرد، فعالیتی که پایه و بنیان آن مدت‌ها قبل توسط کریستین بیرکلند گذاشته شده بود. پژوهش‌های آلفون مبتنی بر داده‌های ماهواره‌ای بود که تئوری بیرکلند را تایید می‌کرد.

آموزش و تحصیلات

آلفون دکترای خود را در سال ۱۹۳۴ از دانشگاه اوپسالای سوئد دریافت کرد، آلفون در دوره دکترا از رساله خود با عنوان “بررسی امواج الکترومغناطیسی بسیار کوتاه” دفاع کرد، در همان سال او در دانشگاه‌ محل تحصیل خود به عنوان استاد فیزیک مشغول به کار بود و همچنین به طور همزمان در موسسه تحقیقاتی فیزیک نوبل استکهلم نیز به تدریس فیزیک مشغول بود. در سال ۱۹۴۰ به مرتبه استاد تمامی (پروفسور) فیزیک موسسه تحقیقاتی سلطنتی سوئد در استکهلم در زمینه تئوری الکترومغناطیس و اندازه‌گیری‌های الکتریکی رسید. در سال ۱۹۴۵ وی سمت غیر انتصابی علمی “کرسی الکترونیک” را از آن خود کرد، که در سال ۱۹۶۳ عنوان وی به “کرسی دار فیزیک پلاسما” تغییر کرد. در سال ۱۹۶۷ سوئد را ترک کرد و مدتی را در شوروی سابق به سر برد و از آن‌جا به امریکا رفت و به طور همزمان در دپارتمان‌های مهندسی برق دانشگاه‌های کالیفرنیا – سن دیگو و کالیفرنیای جنوبی به تدریس و پژوهش پرداخت.

آلفون در درجه اول خود را یک مهندس برق می‌دانست. تا پیش از کسب جایزه نوبل کسی آلفون را به عنوان یک متفکر برجسته در جامعه علمی جهانی لحاظ نمی‌کرد و با ورود کردن به دنیای کیهان‌شناسی و اخترفیزیک، آن هم ورود به فضاهایی که تا زمان خود منجمین حرفه‌ای به آن وارد نشده بودند مورد توبیخ جامعه اخترفیزیکدانان و کیهان‌شناسان زمان خودش قرار گرفت.

مشارکت‌ها

کار آلفون بری مدت‌ها توسط دانشمند ارشد فیزیک فضا، سیدنی چاپمن مورد بحث قرار گرفت، آلفون تا مدت‌ها به ندرت مورد پذیرش و توجه دانشمندان بود، او یک بار مقاله‌ای را درباره طوفان‌های مغناطیسی و شفق‌های قطبی به “ژورنال امریکایی مغناطیس زمین و الکتریسیته اتمسفری” ارسال کرد، اما مقاله وی به دلیل این که با فیزیک محاسباتی زمان خود نامتعارف بود مورد پذیرش قرار نگرفت و پس فرستاده شد. این گونه برخوردها با آلفون تا جایی پیش رفت که بسیاری از فیزیکدانان او را به عنوان فردی با عقاید نامعقول مورد خطاب قرار می‌دادند. استفان جی بروش درباره آلفون نوشت: “….او همچنان به عنوان یک مهاجر بیرون از خانه باقی ماند و حتی بعد از کسب جایزه نوبل نیز تنها احترام تعداد کمی از دانشمندان زمان خودش را به دست آورد و اغلب به وی تحمیل می‌شد که مقالات خود را در ژورنال‌های رده پایین منتشر کند.” آلفون خود در این زمینه می‌گوید:

“وقتی من پدیده‌های پلاسما را منطبق بر این فرمول ارائه می‌کنم، بیش‌تر داوران چیزی را که می‌گویم درک نمی‌کنند و مقالاتم را رد می‌کنند. با توجه به سیستم داوری علمی که در ایالات متحده حاکم است، این به این معنی است که مقالات من به ندرت توسط ژورنال‌های معتبر امریکایی منتشر می‌شوند.”

آلفون علاوه بر نوبل فیزیک در سال ۱۹۸۸ برنده مدال “بووی” انجمن ژئوفیزیک امریکا شد، این مدال به دلیل تحقیقات وی روی دنباله‌دارها و پلاسمای منظومه‌شمسی به وی اهدا شد. آلفون یکی از معدود دانشمندان غیر روس و غیر امریکایی است که همزمان در آکادمی‌های علوم امریکا و شوروی عضویت داشته است.

تحقیقات

آلفون به عنوان بازیگر اصلی تحقیقات در زمینه‌های زیر در فیزیک محسوب می‌شود:
فیزیک پلاسما
باریکه ذرات باردار
فیزیک میان‌سیاره‌ای
فیزیک مگنتوسفر
مگنتوهیدرودینامیک
پدیده‌های خورشیدی به خصوص بادهای خورشیدی
علوم شفقی
در سال ۱۹۳۹ آلفون تئوری طوفان‌های مغناطیسی و شفق‌های قطبی و تئوری دینامیک پلاسمای مگنتوسفر زمین را ارائه داد

تحقیقات آلفون در زمینه فیزیک فضا:
تئوری کمربندهای ون‌آلن
کاهش میدان مغناطیسی زمین در طوفان‌های مغناطیسی
مگنتوسفر
ساختار دم دنباله‌دارها
ساختار منظومه‌شمسی
دینامیک پلاسمای کهکشانی
ماهیت اساسی کیهان

تحقیقات آلفون ادامه نگاه بنیانگذار فیزیک مگنتوسفر، کریستین بیرکلند بود که در اواخر قرن ۱۹ رفتار مگنتوسفر زمین و ایجاد شفق‌های قطبی را به دلیل جریان‌های الکتریکی مگنتوسفری می‌دانست.

تحقیقات آلفون در راستای تکنولوژی:
شتاب‌دهنده‌های باریکه ذرات
کنترل گداخت ترموهسته‌ای
پرواز‌های فراصوت
پیش‌ران‌های راکت
سیستم‌های ترمزی فضاپیما

در اخترفیزیک:
میدان مغناطیسی کهکشانی
اثرات غیر گرمایی تابش رادیویی سینکروترون از چشمه‌های نجومی

نوسانات ضعیف پلاسمای هیدرومگنتیک به افتخار آلفون تحت عنوان “امواج آلفون” نامگذاری شده است. بسیاری از تئوری‌های آلفون که مورد مناقشه منجمین بود با پیش‌رفت دستگاه‌های اندازه‌گیری و اندازه‌گیری‌های مغناطیسی تا اواخر دهه ۸۰ میلادی به تایید رسیدند. اما آلفون به این قضیه منتقد بود که جایگاه پلاسما در کتاب‌های درسی اخترفیزیک ضعیف است:

“یک مطالعه از تعداد کتاب‌های رفرنس اصلی تدریس اخترفیزیک که مفاهیم مهمی همچون دولایه‌ها، سرعت بحرانی، پدیده‌های تنگش و مدار را مورد بحث قرار می‌دهد انجام شده است. نتیجه آن بود که دانشجویان از نقش این پدیده‌ها در اخترفیزیک در حالی به طور کامل غافل هستند که این پدیده‌ها بیش‌تر از نیم قرن است شناخته شده‌اند.”

آلفون گزارش داد که ۱۷ کتاب رفرنس درسی اصلی اخترفیزیک را مورد بررسی قرار داده که هیچ‌یک از آن‌ها پدیده‌های تنگش و سرعت بحرانی یونیزاسیون را بررسی نکرده فقط دو تای آن‌ها مدار و سه تای آن‌ها دولایه‌ها را نام برده‌اند.

کیهان‌شناسی آلفون

آلفون و همکارانش یک تئوری کیهان‌شناسی جایگزین را ارائه کردند و به همراهی اسکار کلین مدل کیهان‌شناسی کلین-آلفون را ارائه کرد. آلفون بر این عقیده بود که مشکل تئوری بیگ‌بنگ این است که اخترفیزیکدانان مبدا آن و مبدا جهان را با استناد به معادلات ریاضی روی تخته‌سیاه به دست آورده‌اند. به عقیده او بیگ‌بنگ اسطوره و افسانه‌ای بود که برای تبیین خلقت جهان ارائه شده است.

سال‌های آخر

در سال ۱۹۹۱ آلفون با درجه استاد تمامی (پروفسور) در رشته مهندسی برق دانشگاه کالیفرنیا – سن دیگو و فیزیک پلاسما موسسه تحقیقاتی سلطنتی استکهلم سوئد بازنشست شد. آلفون بیش‌تر زندگی خود را در حال تردد بین امریکا و سوئد گذراند و در سن ۸۶ سالگی درگذشت.

سیارک ۱۷۷۸ آلفون به افتخار وی نامگذاری شده است، دلیل این نامگذاری نقش آلفون و سهم برجسته علمی او در درک پدیده‌های پلاسما در منظومه‌شمسی و سایر مقیاس‌های کیهانی بود.

زندگی شخصی

آلفون شوخ طبع بود و بیان طنز داشت، فعال اجتماعی بود در جنبش‌های خلع سلاح جهانی مشارکت و عضویت داشت. نسبت به رایانه‌ها و بروکراسی کامپیوتری بی‌اعتمادی خاصی داشت. علاوه بر مهندسی برق و فیزیک پلاسما، در رشته‌های تاریخ علم و فلسفه و ادیان شرقی نیز تحصیلات مقدماتی داشت. به زبان‌های سوئدی، انگلیسی، آلمانی، فرانسوی و روسی تسلط کامل داشت و تا حدی اسپانیایی و چینی می‌دانست.

آلفون ۶۷ سال با همسرش کیرستن زندگی کرد، آن‌ها چهار دختر و یک پسر داشتند، پسرش هم اکنون به عنوان یک فیزیکدان در سوئد مشغول به فعالیت است، یکی از دخترهایش نویسنده و دیگری وکیل و همگی ساکن سوئد هستند.

افتخارات

۱۹۴۷: عضویت در آکادمی علوم سلطنتی سوئد
۱۹۴۷: عضویت در آکادمی علوم مهندسی سلطنتی سوئد (استعفا در ۱۹۸۰)
۱۹۵۸: عضو خارجی آکادمی علوم شوروی
۱۹۶۲: عضویت در آکادمی علوم و هنرهای امریکا
۱۹۶۵: اخذ مدرک دکترای افتخاری علوم از دانشگاه نیوکاسل
۱۹۶۶: عضو خارجی آکادمی علوم امریکا
۱۹۶۷: مدال طلای انجمن نجوم سلطنتی سوئد
۱۹۷۰: نوبل فیزیک
۱۹۷۱: مدال لومونوسف آکادمی علوم شوروی
۱۹۷۱: مدال طلای موسسه فرانکلین
۱۹۷۲: عضو خارجی انجمن ملی علوم هند
۱۹۷۴: عضو خارجی آکادمی علوم یوگسلاوی
۱۹۷۷: اخذ دکترای افتخاری از دانشگاه آکسفورد
۱۹۸۰: عضو خارجی انجمن سلطنتی انگلستان
۱۹۸۵: اخذ دکترای افتخاری از دانشگاه استکهلم
۱۹۸۷: مدال طلای بووی، انجمن ژئوفیزیک امریکا
۱۹۹۴: مدال دیراک، دانشگاه ولز جنوبی استرالیا و موسسه فیزیک استرالیا

اختراعات

دستگاه تیوب الکترون‌های فرکانس بالا
سیستم ایجاد درجه‌ حرارت‌های بسیار بالا
سیستم ذخیره انرژی two-vessel

مترجم: محمدرضا شفیع‌زاده

Hannes Alfven – Translator: Mohammad Reza Shafizadeh

برخی چیزها آشنا هستند؛ حتی اگر به آسانی قابل توصیف نباشند. شفق‌های قطبی در هر دو قطب زمین، برای بیشتر مردم آشنا هستند اگر چه شیوه‌ی ایجاد آنها هنوز به طور کامل درک نشده است. به طور مشابه، درخشش‌های آذرخش برای هر کسی آشنا هستند اما چگونگی تولید شدن آنها توسط باران و ابرها، برای هواشناسان مرموز است.

شفق‌های قطبی رویدادهای الکتریکی هستند که توسط ذرات بارداری که از خورشید می‌آیند ایجاد می‌شوند که به طریق دیگر به عنوان باد خورشیدی شناخته می‌شوند که با عناصر جوی زمین برهمکنش می‌کنند. با ورود باد خورشیدی به منطقه الکتریکی اطراف زمین، ذرات باردار به درون هلال‌های الکترومغناطیسی هدایت می‌شود که به عنوان خطوط میدان عمل می‌کنند و با شکاف‌های مغناط‌کره‌ای در قطب‌های شمال و جنوب آن را هماهنگ می‌کنند. همانگونه که پروتون‌ها و الکترون‌ها باعث می‌گردند که باد خورشیدی در عمق بیشتری از هواکره زمین برود؛ بادهای خورشیدی اکسیژن،‌ نیتروژن و دیگر مولکول‌ها را یونیزه می‌کنند و آنها را به حالت پرانرژی که خود در آن تابش می‌کنند می‌برند. یک لامپ نئونی، نمونه‌ی خوبی از چیزی است که رخ می‌دهد؛ الکتریسیته، پلاسما تولید می‌کند که این پلاسما می‌درخشد. رنگ‌های درون شفق‌های قطبی وابسته به این است که کدام عناصر در حال درخشیدن هستند.

درخشش‌های آذرخشی به احتمال زیاد ناشی از یک اثر خازنی بین یونوسفر زمین، خورشید و سیاره است. همانطور که قبلا نوشته شده، الکتریسیته درون ابرها و زمین می‌تواند عایق دی‌الکتریک هواکره را بشکند و بنابراین “کوب‌های پیشگام” را تولید کند. هنگامی دو کوب پیشگام با هم برخورد می‌کنند؛ مداری بین ابرها و زمین (یا بین یک ابر و ابر دیگر) کامل می‌گردد و انفجاری از جریان الکتریکی در طول مسیر رسانا به طور ناگهانی برق می‌زند.

حالت قوس آذرخش، یکی از روش‌های بسیاری است که الکتریسیته مطابق آن رفتار می‌کند. همچنین تخلیه تابان مانند شفق‌های قطبی که در بالای ابرها دیده شده است، وجود دارد. این رویدادهای بسیار بزرگ، “اشباح سرخ” و “جت‌های آبی” نامیده می‌شوند. الکتریسیته در حالت تخلیه “تاریک” نیز قابل رویت است. این‌ها شاید جریان‌های الکتریکی قدرتمند باشند اما ناپیدا هستند و آشکاری سازی آن‌ها سخت است. یک باد یونی می‌تواند حضور یک تخلیه تاریک را آشکار سازد؛ مانند آنچه که در یک تصفیه کننده هوای برقی اتفاق می‌افتد.

در طوفان‌های تندری، تخلیه‌های تاریک، مولکول‌های هوای خنثی اطراف را همراه با ذرات باردار می‌کشند. بادهای قوی درون و بیرون برخی طوفان‌ها به عنوان جریان‌های هوای رو به بالا و رو به پایین آشکار می‌گردد. در یک مدل جهان الکتریک، طوفان‌های تندری به واسطه‌ی همرفت هوای داغ ایجاد نمی‌شوند. در عوض طوفان‌های تندری شاید پدیده‌ی ثانویه‌ای از یک شکست دی‌الکتریک ناپیدای عایق جوی زمین باشند.

ستاره شناسانی که در حال کار با تلسکوپ رادیویی پارکس در استرالیا بودند؛ “تابش‌های ناگهانی گذرای پر انرژی” را کشف کردند که تصور می‌کردند این تابش‌ها از خارج از کهکشان راه شیری نشأت می‌گیرند. اگر این درست باشد؛ بنابراین واژه “پر انرژی”، واژه‌ی کوچکی برای این رویدادهاست. همانگونه که شرح داده شد؛ این انفجارهای پرتو X به حدی قدرتمند بودند که در چند میلی ثانیه  از مجموع همه خروجی‌های خورشید در ۳۰۰۰۰۰ سال پیشی گرفتند و جریانی را از سیگنال‌های رادیویی ساختند.

از آنجایی که بیشتر ستاره‌شناسان در مورد دیگر رشته‌ها، مخصوصا مهندسی برق، دانش کافی ندارند با ایده‌هایی نظیر برخورد ستاره‌های مغناطیسی، تبخیر سیاه چاله‌ها، انفجارهای پرتو گاما ابرنواختری دست و پنجه نرم می‌کنند، یا “به طور کلی انواع تازه‌ای از رویداد اخترفیزیکی انرژی بالا” را برای توصیف کردن‌ پدیده‌ها رها کرده‌اند.

ممکن است که سیگنال‌های رادیویی که گروه پارکس کشف کردند؛ توسط ابرنواختر ایجاد شده باشند. اما می‌دانیم که تعریف ابرنواختر برای اخترشناسان جریان اصلی و اخترشناسان پیرو مدل الکتریکی کاملا متفاوت است.

همانگونه که در تصاویر روز پیشین بحث شد؛ ستارگان به روش فرآیندهای مورد فهم مرسوم پیر نمی‌شوند و نمی‌میرند. ستارگان گوی‌هایی از گاز داغ تحت فشار نیستند بلکه از پلاسما ساخته شده‌اند. پلاسما ماده‌ای یونیزه و دارای بار الکتریکی است. بدین خاطر که یونیزه است؛ همانند یک گاز تحت فشار رفتار نمی‌کند بنابراین امواج شوک و ناپایداری‌های گرانشی برای توصیف تولد و مرگ ستارکان ناکافی هستند.

یک ابرنواختر، ستاره‌ای انفجاری است اما نه در نمایش مرسوم. بلکه آن باعث ایجاد انفجار یک دولایه‌ی پلاسمایی می‌شود. توان آن از شار بار الکتریکی خارجی که درون مدارهای عظیم در فضا جریان دارند،  نشأت می‌گیرد. ابرنواخترها نتیجه‌ای از یک “اتصال باز” ستاره‌ای در منبع تغذیه کیهانی هستند. در یک دولایه‌ی پلاسمایی انفجاری، انرژی یک مدار میان ستاره‌ای کامل سراسری، در یک انفجار به ناگهان تابش نماید در حالی که افزایش گستردگی آن فراتر از سطح ستاره می‌باشد. تابش ناشی از دولایه در طول موج فرابنفش و X یا انفجارهای پرتوهای گاما و امواج رادیویی می‌درخشد. جت‌های الکترومغناطیسی ناشی از ستارگان و کهکشان‌ها نیز شاید نشان دهنده‌ی تخلیه-بارهای آذرخشی هستند.

این احتمال وجود دارد که محققان پارکس یک درخشش آذرخش کیهانی را از منبعی ناشناخته اما با ابعادی نامعمول و عظیم دیده‌ باشند.

مترجم: میلاد حاج ابراهیمی

استفان اسمیت

A Burst in The Night

((همان‌گونه که سامانه‌ی خورشید، سیارات و دنباله‌دارها توسط نیروهای گرانشی به حرکت واداشته شده‌اند و اجزاء آنها در حرکت‌های خود باقی می‌مانند؛ به نظر می‌رسد سامانه‌های کوچکتر از اجسام نیز توسط دیگر نیروها، مخصوصاً توسط نیروی الکتریکی، به حرکت واداشته شوند و اجزاء آنها به طور مختلف در ارتباط با همدیگرتوسط این نیرو حرکت داده شوند.))

“آیزاک نیوتون”

از آنجایی که گردش اورانوس (آهوره) به دور خورشید، ۸۴٫۳ سال زمینی به طول می‌انجامد؛ تلسکوپ‌ها زمان کافی برای وارسی سطح و محیط اطراف آن را ندارند. تلسکوپ “کِک”در هاوایی فعالیت خودش را از  نوامبر ۱۹۹۰ آغاز کرد اما نخستین استفاده‌ی آن از اپتیک تطبیقی در اکتبر۲۰۰۳ بود. بنابراین تا سال ۲۰۰۳ به خاطر اعوجاج جوی، امکان تهیه‌ی تصاویر جزئی‌تر، از این سیاره با استفاده از تلسکوپ‌های مستقر در زمین وجود نداشت.

قطر اورانوس در استوا، ۵۰۷۲۴ کیلومتر می‌باشد؛ هر چند استوای آن در مقایسه با دیگر سیارات سامانه‌ی خورشیدی، تقریباً ۹۰ درجه نسبت به افق کج شده است. اکثر سیارات سامانه‌ی خورشیدی، بیشتر از ۲۴ درجه نسبت به راستای قائم کج نشده‌اند؛ این یعنی اورانوس به روی پهلوی خود می‌چرخد. تلسکوپ فضایی هابل رصدهای اورانوس را از حدود ۱۹۹۸ آغاز کرد؛ در نهایت آشکار شدن شفق‌های قطبی اورانوس طی این رصدها یک غافلگیری بزرگ برای دانشمندان بود. از آنجایی که قطب‌های میدان مغناطیسی روی اورانوس، ۵۹ درجه از محور چرخشی آن منحرف شده اند؛ شفق‌های قطبی، نزدیک قطب‌های این سیاره مشاهده نمی شوند.

فوران شفق‌های قطبی درخشان بر مشتری (هرمز) و زحل (کیوان) پدیده هایی شناخته شده هستند؛ اما فوران شفق‌ها بر اورانوس، به خاطر فاصله‌ی نسبتا زیادش از ما، به خوبی مطالعه نشده‌اند. برای اولین بار در سال ۲۰۱۲ تصویری از شفق های قطبی اورانوس توسط تلسکوپ فضایی هابل تهیه شد، و در سال ۲۰۱۴ از یک بیناب نگار برای تجزیه و تحلیل خصوصیات و مشخصات فرابنفش آنها استفاده شد. مشاهده شد که باد خورشیدی، باعث تقویت شدت شفق‌های قطبی در قطب‌های الکترومغناطیسی این غول گازی می شود، این اتفاق موجب غافلگیری و حیرت همه‌ی افراد در کمیته‌ی اجماع نجومی شد. گزارشاتی که منتشر شده آن رصدها را تصدیق می‌کند.

اورانوس به دلیل وقوع و ثبت طوفان‌های الکتریکی غول‌پیکری مورد توجه قرار گرفت که به نظر می‌آید در هیچ جای دیگری پدیدار نمی‌شوند. سیاره‌شناسان نمی‌دانند چرا آنها اتفاق می‌افتند؛ اما آنها شبیه طوفان‌هایی هستند که روی مشتری و زحل دیده شده اند. اورانوس همانند غول‌هایی گازی‌ خواهرش، انرژی بیشتری نسبت به آنچه از خورشید دریافت می کند تابش می‌کند( تقریبا۱٫۱ برابر بیشتر از انرژی که دریافت می‌کند را تابش می کند.).

طوفان دراگون (اژدها) اسرارآمیز زحل، به طور متناوب گرداگرد این سیاره حرکت می‌کند. لکه‌ی قرمز بزرگ مشتری، داغ‌تر از محیط اطرافش است و برای بیش از ۳۰۰ سال، در حال چرخش بوده است. در هر مورد، توان مورد نیاز برای پیش برد این پدیده‌ها، از الکتریسیته نشات می‌گیرد. از آنجایی که دمای متوسط اورانوس ۲۱۴- درجه ی سلسیوس است؛در نظر گرفتن و توجیه وجود بادهایی با سرعت ۵۸۵ کیلومتر برساعت در این سیاره دشوار است. این بادهای غیرعادی، شفق‌های قطبی و سامانه‌ی حلقه‌ای کم نور و ضعیف، احتمالاً توسط فرآیندهای الکتریکی که نقششان در سراسر کیهان شناخته شده است، ایجاد شده‌اند.

اورانوس، مانند زحل و مشتری، یک غلاف باردار لانگمویر (پلاسماکره) دارد که آن را از غلاف باردار خورشید جدا  می‌ کند. خورشید نیز به نوبه‌ی خود از فضای میان ستاره‌ای باردار جدا شده است. برهمکنش خورشید با شار بار الکتریکی در سامانه خورشیدی، می‌تواند به توصیف اثرات کشف شده توسط منجمان بر اورانوس بپردازد. محیط اطراف اورانوس همانند خواهرانش، به میزان زیادی باردار است. آیا اجسامی که از نزدیکی این سیاره می‌گذرند، مثلاً قمرهای بزرگ آن، رویدادهای الکتریکی ذاتی را به شیوه‌ی دنباله‌دارهای خورشید خراش آغاز کنند؟

اورانوس، یک جسم به شدت باردار و در حالت تعادل دینامیکی است؛ بنابراین همانطور که قمر مشتری “آیو” با مشتری توسط ریسمانهای شار قوی همپیوند شده اند، یک یا چند قمر این سیاره نیز می توانند، توسط این ریسمانها به اورانوس متصل شده باشند. وقتی باد خورشیدی، چگالی بار هر جسم را افزایش می‌دهد؛ آن اتصالات قوی‌تر می‌شوند. رصدهای طولانی مدت، باید یک مدل جهان الکتریکی را از سامانه‌ی خورشیدی تأیید کنند.

استفان اسمیت

ترجمه: میلاد حاج ابراهیمی

Electric Lights – Translator: Milad Hajebrahimi

کاوشگر جونو(Juno) در ۵ آگوست ۲۰۱۱ پرتاب شد و بعد از پروازی ۵ ساله در ۴ جولای ۲۰۱۶ در مدار سیاره‌ی مشتری قرار گرفت. مشتری بزرگ‌ترین سیاره‌ی منظومه شمسی است که قطر آن در استوا به ۱۴۲,۹۸۴کیلومتر می‌رسد. بزرگی این سیاره به قدری است که تمامی سیارات منظومه شمسی به راحتی در آن جا می گیرند. این سیاره هر ۹.۹۲۵ ساعت یکبار به دور خود می‌چرخد، و این موجب شده تا قطرش (در استوا)  ۹۲۷۵ کیلومتر بیشتر از فاصله بین دو قطبش باشد.

اطراف مشتری کمربندهای تابشی درست شبیه به کمربندهای تابشی ون آلن (Van Allen) که دراطراف زمین هستند، وجود دارد؛ با این تفاوت که کمربندهای اطراف مشتری هزاران بار بزرگ‌تر و قوی‌تر هستند. ابزار الکترونیکی کاوشگر جونو در یک محفظه‌ی تیتانیومی قرار دارد  تا ذرات پر انرژی اطراف مشتری، در کار سیستم‌های این کاوشگر اختلال ایجاد نکنند.

اغلب ذرات پر انرژی اطراف مشتری، الکترون‌هایی هستند که در محدوده‌ی فرکانس رادیویی تابش می‌کنند. این، همان پدیده‌ایست که منجر به کشف میدان مغناطیسی مشتری شده بود. یکی از پیشگامان نظریه‌ی جهان الکتریکی، امانوئل ولیکوفسکی (Immanuel Velikovsky)، در اکتبر سال ۱۹۵۳ وجود میدان مغناطیسی و همچنین تابش قوی رادیویی آن را پیش بینی کرده بود. این پدیده ها ناشی از وجود مغناط‌کره‌ی (magnetosphere) مشتری هستند که تا ۶۵۰ میلیون کیلومتر، حتی فراتر از مدار زحل، گسترش پیدا کرده است.

حلقه‌های مشتری از صفحه‌ی نازکی که سیاره را محاط کرده، شکل گرفته اند، و ماهیتی الکتریکی دارند . مشاهده‌ی حلقه‌های مشتری دشوار است چرا که حلقه‌ها کاملاً پراکنده هستند و فقط در صورتی که در تراز و حالت مناسبی نسبت به خورشید قرار بگیرند، قابل رصد می‌شوند. شعاع‌ خارجی حلقه‌ از ۱۲۹ هزار کیلومتری تقریبا نزدیکی مدار قمر (Adrastea) شروع می‌شود. اغلب نظریه‌ها بر تاثیر قمرهای Metis, Adrastea, Amalthea و Thebe بر ساختار حلقه‌های مشتری، درست همانند تاثیر «قمرهای چوپان» بر حلقه‌های زحل، تاکید دارند. (اقمار چوپان، ۵ قمر کوچکی هستند که در حلقه‌ها و شکاف‌های بین حلقه‌های زحل قرار گرفته و تاثیر چشمگیری بر شکل این حلقه‌ها دارند.)

همانطور که قبلا اشاره شد؛ کاوشگر گالیله کشف کرد، مادامیکه قمر آیو به دور محور میدان های الکترومغناطیسی مشتری می چرخد، توان الکتریکی بیش از ۲ تریلیون وات پراکنده می‌کند. این بار الکتریکی که در امتداد میدان مغناطیسی مشتری جریان دارد، باعث روشن شدن قسمت های بالایی اتمسفر سیاره و همچنین شفق های قطبی شدید در قطب ها می شود. تلسکوپ فضایی هابل، همزمان با رسیدن جونو به مشتری ویدئوی شفق های قطبی مشتری را منتشر کرد.

آلبرتو آدریانی (Alberto Adriani) عضو تیم «نقشه برداری فروسرخ از شفق های قطبی مشتری» the Jovian Infrared Auroral Mapper) JIRAM) که توسط آژانس فضایی ایتالیا تدارک دیده شده است اذعان دارد: «… ما می دانستیم که اولین رصد قطب جنوب مشتری در محدوده‌ی فروسرخ، شفق قطبی این سیاره را نشان خواهد داد…و دیدیم که این شفق بسیار روشن و ساختار یافته بود.»

تمامی سیاراتی که به صورت غول گازیند، دارای حلقه هایی در اشکال مختلف هستند. چنبره‌ی پلاسمایی در اطراف این سیارات و جریان الکتریکی که در امتداد محورقطبی شارش و سپس از صفحه استوایی خارج می شود، دلایل احتمالی دوام وثبات حلقه‌ها هستند. هیچ کسی به درستی چگونگی شکل‌گیری و ثبات حلقه های سیاره ای را نمی‌داند، اما جریان الکتریکی گذرنده از میان غبار پلاسمایی می‌تواند توضیحات معقول‌تری ارائه دهد؛ که در مورد شفق‌های قطبی اغلب سیارات نیز صدق می‌کند.

توضیح تصویر: نزدیک قطب شمال مشتری – اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

استفان اسمیت

ترجمه: مرتضی خامدی

Pole to Pole – Translator: Morteza Khamedi

هرگونه کپی برداری با ذکر نام “بخش فارسی پروژه آذرخش” میسر خواهد بود.

خورشید، چرخه ای خورشیدی را تجربه می کند که حدود ۲۲ سال طول می کشد،  در طول این چرخه  نوسان توان خروجی و تعداد لکه های خورشیدی در سراسر سطح خورشید قابل مشاهده است. در آغاز دوره ی ۱۱ ساله ی اخیر, که انتظار افزایش لکه های خورشیدی می رفت, یک تاخیر وجود داشت ; فعالیت های خورشیدی در زمانی که افزایش آنها پیش بینی شده بود ، خیلی کم و خاموش ماندند.

با این حال از اواخر فوریه سال ۲۰۱۴ , آن دوره ی خاموشی و ساکن ماندن خورشید، با انفجار یک زبانه ی خورشیدی بزرگ از ناحیه ی یک لکه ی خورشیدی فعال, و سپس چندین شوک قدرتمند نیز از دیگر لکه های خورشیدی پرانرژی تر به پایان رسید, که درتصویر بالای صفحه نشان داده شده است.

با توجه به اتفاق آراء, زبانه های خورشید, یا فوران های جرم از تاج (Coronal Mass Ejection), زمانی که حلقه های مغناطیسی دراتمسفر خورشید با یکدیگر “از نو متصل” می شوند, رخ می دهد و باعث یک اتصال کوتاه می شوند. گفته می شود که آزاد شدن آنی ( انفجاری ) انرژی مغاطیسی باعث شتاب دادن گاز های داغ به سمت فضا می شود. هیچکس نمی داند ” باز اتصالی مغناطیسی ” چه چیزی است, اما به عنوان تنها توضیح توسط دانشمندان فیزیک خورشید برای پدیده ی فوران های جرم و زبانه های خورشیدی ارائه شده است.

از آنجا که رسیدن CME ها و برهمکنش آنها با میدان مغناطیسی زمین،  روشنایی و فرکانس شفق های قطبی را افزایش می دهند، می توان نتیجه گرفت که آنها جریانی از ذرات باردار الکتریکی هستند. اگر چه دانشمندان، بیرون ریختن جریان یون ها از خورشید را به عنوان “باد” از خورشید یاد می کنند، و این که این ذرات اتمی مانند بارانی از خورشید به سمت زمین می آیند , و جذب شدن و حرکت آن ها در راستای میدان مغناطیسی به سمت قطب های کره زمین، به طور قطعی ماهیت الکتریکی شان را مشخص می کند.

وال تورنهیل می گوید که: در حالی که تا کنون زمان و منابع عظیمی را در تلاش برای درک ستاره ها بر اساس تنها یک ایده صرف شده است, کسانی که با پدیده تخلیه پلاسما آشنا هستند به پدیده های مشاهده شده در خورشید به خوبی توجه کرده اند و توضیحات ساده ای برای رویداد های خورشیدی، بر پایه ی نظریات الکتریکی دارند. و اکنون پس از ۱۰۰ سال، ” مدل الکتریکی ستارگان ” شروع  به پدیدار شدن کرده است.

تفکر مرسوم پیش نهاد می کند که خورشید ذرات باردار را همان طور که دامنه امواج صوتی افزایش می یابد،  به سمت فضا شتاب می دهد. فوران های درون فوتوسفر Photo Sphere ازطریق “acoustical wave-guides” که به عنوان “مجراهای شار مغناطیسی” شناخته شده به بیرون حرکت می کنند. ساختارهایی به نام  spicules، هزاران کیلومتر بالاتر از فوتواسفر بالا می روند و با خودشان گازهای داغ را حمل می کنند. رفتار کلی آن اشاره می کند که طبیعت این پدیده از جنس الکترومغناطیس است, نه جنبشی وصوتی.

با توجه به پلاسمای بین ستاره ای، نسبت به آن، خورشید مکان هندسی با بار مثبت است. لکه های خورشیدی زمانی که تخلیه های الکتریکی در فوتوسفر نفوذ می کنند, ظاهر می شوند, و اجازه می دهد که جریان الکتریکی در عمق آن جاری شود. لوله های شار الکترومغناطیسی خورشید، قسمت های درونی سرد تر خورشید را تحت الشعاع قرار می دهند. همچنین ، این لوله های شار الکترومغناطیسی بدون شک نقشی در اتصال محیط الکترومغناطیس خورشید با یونوسفر زمین دارند.

همان طور که نظریه خورشید الکتریکی شرح می دهد, لکه های خورشیدی, زبانه ها, گرم شدن تاج و تمام فعالیت های دیگر خورشیدی،به طور حتم و با بیشترین احتمال، نتایج نوسانات در ورودی های جریان های الکتریکی کهکشان ما  هستند. رشته های جریان بیرکلند به آرامی از کنار منظومه شمسی چرخش کرده و به عنوان تامین کننده نیرو،به اندازه بیشینه یا کمینه( ماکسزیمم یا مینیمم که در دوره های خورشیدی دیده می شود) برای خورشید، از ناحیه منظومه شمسی عبور می کنند. همچنین خورشید می تواند چرخه ای که  تحت تاثیر مدار کهکشانی خود است را هم تجربه کند.

طول مدار الکتریکی که به خورشید متصل است ناشناخته است, اما احتمالا هزاران سال نوری طول دارد. چه مقدار انرژی الکتریکی ممکن است در چنین محدوده مغناظیسی  “خطوط انتقال “وجود داشته باشد؟ هیچکس نمی داند, اما اختر شناسان به طور مستمر توسط انفجارهای باور نکردنی که از زبانه های خورشیدی مشاهده می شود, شگفت زده می شوند.

استفان اسمیت

مترجم: امید محمدی

 Solar Max – translator: Omid Mohammadi

هرگونه استفاده از این متن با ذکر نام “بخش فارسی پروژه آذرخش” بلا مانع است

میتوان گفت گرانش نیروی نسبتا ضعیفی است. نیروی الکتریکی کولنی بین یک پروتون و یک الکترون در حدود ۱۰ به توان ۳۹ بار قوی تر از نیروهای گرانشی بین آنهاست.

چهار نیروی بنیادین در فیزیک

اثرات متقابل هردو میدان گرانشی و الکترومغناطیسی به صورت نامحدودی ادامه دارد.  نیروی نسبی الکترومغناطیس در اثرات متقابل حدود ۳۷ بار بزرگتر از گرانش است.
زمانی که برای برداشتن یک شیء کوچک آهنی از یک آهنربا استفاده میکنیم میتوانیم وابستگی نیروها به الکترومغناطیس را متذکر شویم. اگرچه تمام نیروی گرانش زمین در حال تاثیر گزاری روی آن شی کوچک فلزی است اما آهنربا زمانی که به اندازه کافی به قطعه فلز نزدیک باشد، بر تمام این نیروها غلبه می‌کند. در فضا، گرانش تنها زمانی یک نیروی عمده و مهم محسوب میشود که به گونه ای نیروی الکترومغناطیسی خنثی یا محفوظ  شده باشد.
برای اجرام کروی و بارهای الکتریکی، هر دو نیروی گرانش و نیروی الکتریکی کولنی به صورت معکوس، با مربع فاصله تغییر می نمایند؛ به این صورت که،بابیشتر شدن فاصله به سرعت کاهش پیدا می کنند. برای اجرام دیگری که از نظر هندسی پیکر بندی دیگری دارند، این نیروها با بیشتر شدن فاصله با سرعت کمتری کاهش پیدا میکنند. برای مثال نیرو بین دو جریان الکتریکی باریک و طویل که به طور موازی باهم در حرکت هستند، با معکوس توان اول فاصله بین آنها به تغییر پیدا میکند.
جریان های الکتریکی میتوانند قبل از به کار گیری برای ایجاد نتایج قابل آشکارسازی، انرژی را در طول فضاهای عظیم انتقال دهند، درست مانند زمانی که برای به جوش رساندن آب درون کتری از یک منبع انرژی دور استفاده می کنیم. این یعنی، در طول مسافت های بیشتر،نیروهای الکترومغناطیسی و جریان های الکتریکی به صورت توامان می توانند نسبت به نیروی ضعیف گرانش و حتی نیروی نسبتا قوی الکترواستاتیکی کولنی موثرتر واقع شوند.
به یاد داشته باشید که به منظور توضیح رفتار ماده ای که میتوانیم کشف و بررسی کنیم، مدل گرانشی، در موقعیت های خاص و گونه های در دسترس، باید ۲۴مرتبه بیشتر از آن چیزی که به نظر می آید، در نظر گرفته شود. برای بررسی فیزیک بهتر و معقولانه تر است که از نیروهای شناخته شده ای چون الکترومغناطیس و جریان های الکتریکی استفاده کنیم تا این که دست به ابداعاتی بزنیم که ممکن نیست وجود داشته باشد.
 ۲٫۲ خلاء در فضا:
آهنربای کوچک،یک توپ را در خلاف جهت جاذبه ی زمین جذب میکند و نگه میدارد.

تا حدود ۱۰۰سال پیش گمان میشد که فضا خالی باشد و کلمه ی خلاء و تهی بودن را میشد جایگزین هم کرد.اما کاوش ها نشان دادند که فضا شامل اتم ها،ذرات غبار،یونها و الکترونهاست. اگرچه چگالی ماده در فضا بسیار کم است، اما دقیقا صفر نیست. بنابراین خلاء در مفهوم عمومی فضایی نیست که در آنجا هیچ چیز نباشد.برای مثال باد خورشیدی که به عنوان جریانی از ذرات باردار شناخته شده است که از خورشید ناشی میشود در اطراف زمین به سرعت حرکت کرده و فضای اطراف آن را جاروب میکند سرانجام باعث بروز نورهای مرئی در شمال و جنوب کره زمین میشود.
ذرات غبار تصور میشود که در ۲۰۰نانومتر از فضا به صورت جفت باشند و بسیاری از آنها همچنین از نظر الکتریکی باردار هستند مانند یون ها و الکترونها. ترکیبی از مواد خنثی و باردار پلاسما گفته میشود که توسط میدان های الکترومغناطیسی فراگرفته شده. ما در بخش سوم در رابطه با پلاسما و اثرات متقابل آن با میدان های الکترومغناطیسی و جزئیات آن،بیشتر بحث خواهیم کرد.  حقیقت فضاهای “خالی” میان سیارات  یا ستارگان یا کهکشانها  با آنچه که ستاره شناسان در اوایل قرن بیستم فرض می‌کردند، بسیار تفاوت دارد.

(به اصطلاحات علمی در لینک ها توجه کنید; منجمان اغلب در حالت پلاسما،به ماده اشاره میکنند مانند “گاز” ، “بادها” ، “گازهای داغ یونیزه شده”، “ابرها و توده ها” و… که این منجربه واماندن از تشخیص درست بین دو رفتار متفاوت حالت ماده در فضا می شود که اولی پلاسما دارای بار الکتریکی و دیگری که ممکن است گاز خنثی باشد که در فضای گسترده ای شامل اتم ها و مولکولهاست.(
وجود ذرات باردار و میدان های الکترومغناطیسی در فضا در هر دو مدل گرانشی و مدل الکتریکی پذیرفته شده است. اما نقطه مهم و تاکیدی در هردوی آنها و رفتارشان یک مشخصه متفاوت در بین دو مدل است.

۳٫۲  معرفی میدان های مغناطیسی
منظور ما از عبارت میدان مغناطیسی و خطوط میدان مغناطیسی چیست؟  به منظور درک این موضوع، اجازه دهید ابتدا با یک مثال آشناتر شروع کنیم: گرانش!

هیدروژن یونیزه (پلاسما) در بررسی های شمال آسمان، به وفور مشاهده شده است. Image: Wiki Commons

ما می دانیم که گرانش نیروی جاذبه بین اجسام و ذراتی است که دارای جرم هستند.و می گوییم که گرانش زمین در اطراف همه ی ما روی سطح زمین و تا مرزهای فضا نیز گسترش پیدا کرده است. می توانیم با گفتن این که زمین دارای یک میدان گرانشی است، که در فضا در تمام جهت ها گسترش یافته یک ایده ی مشابه و البته بهتر را مطرح کنیم. به معنای دیگر، یک میدان گرانشی ناحیه ای است که نیروی جاذبه گرانشی بین جرم ها اعمال می شود.

شفق قطبی، photographed by L. Zimmerman, Fairbanks, Alaska. Image courtesy spaceweather.com,

Aurora PhotoGallery

به طور مشابه یک میدان مغناطیسی ناحیه ای است، که نیروی مغناطیسی را روی اجرام باردار یا مغناطیسی شده اعمال می کند (بعدا در رابطه با منشا میدان های مغناطیسی بحث خواهیم کرد.) تاثیرات نیروی مغناطیسی روی مواد فرو مغناطیس بیشترین نمود را دارد. برای مثال براده های آهن در میدان مغناطیسی مانند عقربه های قطب نما، خودشان به صورت مستقیم در مسیر میدان جهت گیری می کنند.

آهنربای میله ای وبراده ها ی آهن اطراف آن، جهت میدان مغناطیسی را نمایش میدهند.

به این خاطر که براده های آهن به گونه ای تمایل به جهت گیری دارند که قطب جنوب آنها به سمت قطب شمال دیگری باشد، الگویی که آنها می سازند می تواند به شکل خط هایی متحدالمرکز کشیده شود که می تواند جهت و شدت میدان را به صورت غیر مستقیم در هر مکانی نشان دهد.
بنابراین خطوط میدان مغناطیسی راه مناسبی برای نشان دادن جهت میدان و همچنین مثل یک راهنمای سودمند برای نشان دادن مسیر ذرات باردار محرک در یک میدان، است.
مهم است به یاد داشته باشید که خطوط میدان مانند اجرام فیزیکی وجود ندارند. هر براده آهن در یک میدان مغناطیسی مانند یک قطب نما عمل می کند. شما می توانید آن را در مسیر جابه جا کنید در حالی که این براده آهن، در موقعیت جدیدش هنوز جهت شمال-جنوب را نشان می دهد. به طور مشابه آزمایش معروف گلوله سربی (یا یک نخ که در انتهای آن یک جرم سنگین نصب باشد) جهت موضعی میدان گرانشی را نشان خواهد داد. خطوط طولی ممتد بین سری هایی از گلوله های سربی، میتواند خطوط میدان گرانشی را نشان دهد. این خطوط واقعا وجود ندارند، آنها تنها وسیله مناسبی برای متصور شدن یا رسم کردن جهت نیروهای کاربردی توسط میدان هستند. برای بحث بیشتر در این رابطه به لینک داده شده مراجعه کنید.
یک خط میدان لزوما نشان دهنده ی جهت نیروی اعمال شده توسط هرچیزی که میدان را ایجاد کرده نیست. امتداد خطوط میدان میتواند نشان دهنده ی جهت یا قطبیت یک نیرو باشد یا به صورت خطوط واصل از شدت های یکسان نیرو ناشی شود، مانند خطوط واصل در یک نقشه که نقاطی از ارتفاع  یکسان ، ازسطح دریا،را به هم متصل میکند.درالکترومغناطیس اغلب در اطراف اجرام سه بعدی با میدان های مغناطیسی، برای نشان دادن ناحیه اعمال نیرو، به جای خطوط از سطوح فرضی استفاده می شود.

بنا به توافق، تعریف جهت میدان مغناطیسی در تمامی نقاط از قطب شمال به قطب جنوب است. در میدان گرانشی میتوان به جای خطوط جهت نیرو از خطوط واصل نیروی گرانشی هم اندازه بهره برد. این خطوط از نیروی گرانشی ممکن است با ارتفاع ( فاصله از مرکز جرم ) تغییر کند،درست مثل خطوط واصل  در نقشه، برای یافتن جهت نیرو، با استفاده از اندازه بلندی خطوط واصل، ابتدا باید دریافت که جسم در کدام مسیر تمایل به حرکت دارد. مثلا سنگ قرارداده شده در سمتی از یک تپه ، شروع به غلتش در جهت سراشیبی می کند.
میدانهای مغناطیسی پیچیده تر از میدانهای گرانشی اند چراکه هم دفع می کنند و هم جذب. دو میله آهنربا ثابت با قطب های متضاد (N-S) در طول جهت نشان داده شده توسط خطوط میدان ترکیبی یکدیگر را جذب میکنند. آهنرباها با قطب های یکسان N-N) یا( S-Sدر امتداد جهت یکسان یکدیگر را دفع می کنند.
همچنین، میدان مغناطیسی نیرویی را بر ذره باردار در حال حرکت اعمال می کند. به این خاطر که نیرویی که ذره باردار تحت تاثیر آن است، در زاویه قائمه نسبت به خطوط میدان مغناطیسی و جهت ذرات می باشد، ذره باردار متحرک در میان یک میدان مغناطیسی مسیر خود را با توجه به عملکرد میدان تغییر می دهد. در اینجا به منظور حفظ انرژی جنبشی سرعتش بدون تغییر باقی می ماند. تصویر زیر نشان می دهد که برای یک پرتو الکترون در لوله آزمایشگاهی خلاء، قبل و بعد از اعمال میدان مغناطیسی چه روی می دهد.

میدانهای مغناطیسی روی یک پرتو الکترونی در لوله خلاء تاثیر می‌گزارند. در این تصاویر، در لوله خلاء به پرتو باریکی از الکترون ها، به صورت مستقیم به سمت بالا شتاب داده میشود (سمت چپ،انتشار نور آبی). با تقویت میدان مغناطیسی و عبور یک جریان الکتریکی که از میان حلقه ها می‌گذرد، منجربه انحراف پرتو الکترونی می‌شود.
نیروی مغناطیسی روی یک ذره باردار در حال حرکت، مشابه نیروی گردشی در ژیروسکوپ است. یک ذره باردار که مستقیما در طول خطوط میدان مغناطیسی حرکت میکند، نیرویی را که سعی داشته باشد مسیرش را تغییر دهد، تجربه نخواهد کرد. درست مثل نیرو وارد کردن در طول محور حرکت وضعی یک ژیروسکوپ چرخان، که این باعث تغییر مسیر یا پیش افتادن آن نمیشود.
با این که نیروهای وارد شونده بر ذرات باردار متفاوتند اما تصور میدان مغناطیسی،مانند در نظر گرفتن خطوط فرضی میدان،میتواند مفید باشد چراکه جهت نیروی هر ذره باردار متحرک، را میتوان از جهت میدان دریافت.
به عنوان مثال خطوط بیشمار میدان مغناطیسی خورشید در اطراف حفره ها و سایر مناطق فعال دیگر را می توان در نظر گرفت. درک دینامیک چنین میدان هایی کمک میکند تا قواعد اساسی جریان های پلاسمای سازنده ی آنها را بهتر درک کنیم.

۴٫۲ منشا میدان های مغناطیسی
تنها یک راه برای تولید میدان های مغناطیسی وجود دارد: حرکت بارهای الکتریکی. در آهنرباهای دائمی، اصولا میدان ها توسط الکترون های در حال چرخش در اطراف هسته ی اتم ها تشکیل میشوند. یک آهنربای قوی زمانی تشکیل میشود که تمام الکترون های در حال چرخش در اطراف هسته، حرکات چرخشی یکسانی داشته باشند و یک نیروی مرکب قوی را ایجاد کنند.اگر آهنربا به میزان Curie گرما دریافت کرده باشد، به ناگهان ،این حرکت چرخشی منظم، توسط حرکت گرمایی اتمهادر هم میشکند و باعث کاهش شدت میدان مغناطیسی میشود.در یک سیم فلزی حامل جریان، میدان مغناطیسی توسط الکترون هایی که در طول سیم حرکت میکنند ایجاد میشود. برای اطلاعات بیش تر به لینک های کمکی مراجعه کنید.
در هر صورت، زمانی که بارهای الکتریکی حرکت میکنند میدانهای مغناطیسی تولید میشود. بدون حرکت بارهای الکتریکی تولید این میدان ها ممکن نیست. طبق قانون آمپر،ذره بار دار متحرک یک میدان مغناطیسی با خطوط دایره ای نیرو ایجاد میکند که بر صفحه ی حرکت بارها عمود است.

بااینکه جریان های الکتریکی از ذرات باردار متحرکی تشکیل شده اند که غیر قابل رویت اند و همچنین به سختی در طول فواصل آشکارشازی میشوند، اما آشکار سازی یک میدان مغناطیسی در موقعیتی از فضا(با متدهای شناخته شده در نجوم) یک اثر مشخص است که با جریان الکتریکی همراهش، شناخته میشود.

خطوط میدان مغناطیسی منطبق بر خورشید، در مجاورت حفره ی تاج و دیگر مناطق فعال.

شناخت پویایی میدان کمک به درک جریانات پلاسمایی زیربنایی تشکیل دهنده‌ی آنها می‌کند.
اگر جریان هایی در یک رسانا مثل یک سیم بلند مستقیم و یا یک رشته پلاسما داشته باشیم، هرکدام از ذرات باردار در این جریان، یک میدان مغناطیسی کوچک در اطرافش خواهد داشت. زمانی که تمام این میدان های مغناطیسی منفرد باهم یکی شوند، نتیجه اش ایجاد یک میدان متوالی مغناطیسی در اطراف تمام رسانا است. ناحیه هایی در اطراف سیم که نیرو میدان برابر دارد (که سطوح هم پتانسیل گفته میشود) استوانه هایی هم مرکز باسیم ایجاد میکنند.در رابطه با میدانهای الکتریکی و مغناطیسی متغیر با زمان بعدا بحث خواهیم کرد.
لینک های کمکی:

http://magician.ucsd.edu/essentials/WebBookch3.html#WebBookse18.html

http://www.physics.ucla.edu/demoweb/demomanual/electricity_and_magnetism/magnetostatics/curie_temperature.html

مسئله منشا میدانهای مغناطیسی در فضا در واقع یکی از نقاط اختلاف ،بین مدل گرانشی و مدل الکتریکی است.
مدل گرانشی وجود میدان های مغناطیسی را در فضا تایید میکند چرا که آنها به طور عادی رصد شده اند اما در این مدل دلیل وجود میدان های مغناطیسی را تولید جریان های دائم در ستاره ها میدانند.امروزه ،به نظر بیشتر محققان نه میدان های الکتریکی و نه جریان های الکتریکی در فضا نقش مهمی در تولید میدان های مغناطیسی،ایفا نمیکنند.

خطوط میدان مغناطیسی در یک رسانا، به صورت “پوسته  ” های استوانه ای هم مرکز رسانا را احاطه کرده اند.توجه داشته باشید که اگر انگشت شست شما همسو با جهت پیکان جریان قرارابگیرد، جهت چرخش بقیه ی انگشتان شما، جهت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.

در مقابل،در مدل الکتریکی همانگونه که بعدا با جزئیات بیشتری به آن اشاره میکنیم، این موضوع بیان شده که میدان های مغناطیسی باید از حرکت ذرات باردار در فضا-درست مثل حرکت ذرات باردار در زمین و تولید میدان مغناطیسی در آن- شکل گرفته باشند. البته مدل الکتریکی پذیرفته است که ستارگان و سیارات نیز دارای میدان های مغناطیسی اند که این گفته با رصدهایی از مگنتوسفر(مغناط کره) و سایر رصدها اثبات میشود. بینش جدید مدل الکتریکی به توضیح خواستگاه های متفاوتی، به جز جریان های دائم در ستاره ها برای شکل گیری میدان های مغناطیسی میپردازد .

۵٫۲ آشکار سازی میدان های مغناطیسی در فضا
از آغاز عصر فضا،فضاپیماها توسط تجهیزاتشان قادر به اندازه گیری میدانهای مغناطیسی در منظومه شمسی بوده اند. اما ما میتوانیم میدان های مغناطیسی را فراتر از حیطه ی فضاپیماها ببینیم،چراکه میدانها تاثیراتی بر نور و سایر تابش های گذرنده اعمال میکنند. ما حتی میتوانیم شدت میدان مغناطیسی را با اندازه گیری مقدار این تاثیرات تخمین بزنیم.

اهدایی از:  Rainer Beck and Bill Sherwood (ret.), Max Planck Institute für Radio-Astronomie

تصویر نوری (سمت چپ)- شدت میدان مغناطیسی، جهت

میدان مغناطیسی زمین در حدود قرن هاست که شناخته شده است.حالا میتوانیم چنین میدان هایی را در فضا آشکارسازی کنیم بنابراین مفهوم میدان مغناطیسی در فضا به طور حسی قابل درک است،هرچند منجمان مشکلاتی در توضیح منشا این میدان های مغناطیسی دارند.
میدان های مغناطیسی در بیشتر طول موج ها با مشاهده طیف نگاری مقدار تابش متقارن و یا توسط خطوط جذب شده که میدان مغناطیسی ایجاد می کند،قابل آشکارسازی است.بعد از فیزیکدان هلندی و دریافت جایزه نوبل در سال ۱۹۰۲ توسط پیتر زیمان این اثر به عنوان اثر زیمان شناخته شد. توجه کنید که در تصویر سمت راست چگونه با این دقت ،جهت میدان با بازوهای کهکشان در تصویر اپتیکال  سمت چپ هم تراز شده است.

شاخص دیگر حضور میدان مغناطیسی تابش قطبیت سینکروترون به وسیله الکترون ها در یک میدان مغناطیسی در مقیاس کهکشانی است.برای مطالعه بیش تر مقاله های میدان های مغناطیسی کهکشانی نوشته Beck و Sherwood در دانشنامه Scholarpedia به همراه یک اطلس مربوطه پیشنهاد می گردد. (به لینک های کمکی در انتهای متن مراجعه کنید(
اندازه گیری درجه قطبش باعث استفاده از اثر فارادی می شود. چرخش فارادی به نوبه خود منجر به استخراج قدرت میدان مغناطیسی که از طریق آن نور قطبیده در گذر است، می شود.
مقاله بسیار مفیدی توسط فیلیپ کرونبرگ Measurement of the Electric Current in a Kpc-Scale Jet, موجود است (لینک در انتها آمده است) که نگاهی گذرا به ارتباط مستقیم بین چرخش فارادی و یک گره قدرتمند در یک جت کهکشانی بزرگ را بیان میکند که این ارتباط در نتیجه قدرت میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی حاضر در جت است.
میدان مغناطیسی در هر دو مدل گرانشی و مدل الکتریکی جهان گنجانده شده است.تفاوت اساسی این است که مدل الکتریکی میدان های مغناطیسی در فضا را همیشه همراه با جریان های الکتریکی می شناسد. جریان ها و میدان های الکتریکی را در ادامه بررسی خواهیم کرد.
لینکهای کمکی:

 http://www.scholarpedia.org/article/Galactic_magnetic_fields
http://www3.mpifr-bonn.mpg.de/staff/wsherwood/tst.messier.html

 http://en.wikipedia.org/wiki/Faraday_effect

 http://arxiv.org/pdf/1106.1397.pdf

۶٫۲ معرفی میدان های الکتریکی
بار الکتریکی به صورت قطبی است و مقادیر آن به صورت مثبت و یا منفی می باشد. به طور قرارداری کوچکترین واحد بار الکتریکی برابر است با بار یک الکترون (-e) برای بار منفی یا یک پروتون (+p) برای بار مثبت. بار الکتریکی کوانتیده است و همیشه مضرب عدد صحیح e می باشد.
واحد اصلی بار الکتریکی “کولن (c)” می باشد که در آن e = 1.60×۱۰^-۱۹c می باشد. به عبارتی یک کولن معادل ۶٫۲۵×۱۰^۱۸ تک ذره باردار می باشد و هر آمپر شدت جریان الکتریکی یک کولن بر ثانیه می باشد و متقابلا جریان ۲۰ آمپر ۲۰ کولن از بار الکتریکی بر یک ثانیه، یا عبور ۱٫۲۵×۱۰^۲۰ الکترون در یک ثانیه از یک نقطه ثابت می باشد.

اثر زیمان، گسترش خطوط طیفی یا تقسیم در حوضه ی میدان مغناطیسی
اهدایی از : www.chemteam.info/classical papers/no.38,1897 –

the Zeeman effect. Original photo by Pieter Zeeman

میدان الکتریکی در اطراف یک تک بار مثبت (L)، که بین دو صفحه ی باردار قرار گرفته است، پیکان جهت نیرویی که به بار مثبت از طرف میدان وارد می شود را نشان می دهد ، توجه داشته باشید که نیروی مشابهی از طرف میدان بر بار منفی نیز اعمال می شود، با این تفاوت که، جهت آن درست بر خلاف  جهت نیروی اعمال شده بر بار مثبت است.

هر بار دارای یک میدان الکتریکی است .یک میدان الکتریکی مانند میدان مغناطیسی بر اثر نیروهای بنیادی الکترومغناطیس بوجود می آید و برد یا محدوده ی اثر آن بینهایت است، میدان الکتریکی اطراف یک ذره باردار به صورت کروی شکل و مانند میدان گرانشی اطراف یک جرم نقطه ای کوچک یا یک جرم بزرگ کروی است.

قدرت یک میدان الکتریکی در یک نقطه به شکل نیروی نیوتنی (N) خواهد بود که بار آزمون مثبت یک کولن در آنجا قرار گرفته است. مثل گرانش، نیروی یک بار الکتریکی با معکوس مجذور فاصله آن رابطه دارد.
نقطه معین شده برای بار آزمون مثبت به طور مداوم به عنوان جهت نیروی وارد شده از یک بار با بار دیگر در نظر گرفته می شود.
از آنجا که بارها ی الکتریکی باعث دفع و جذب قطب مخالف خود می شوند، درست مثل قطب های مغناطیسی، خطوط خیالی میدان های الکتریکی هم تمایل به دور شدن از بارهای مثبت و نزدیک شدن به بارهای منفی دارند. یک ویدئو کوتاه در مورد میدان های الکتریکی را از طریق لینک های کمکی ببنید.
از لینک کمکی دیگر هم می توانید یک برنامه ریاضی برای ۲بار الکتریکی و خطوط نیرویشان ببینید.
لینک کمکی یک:
http://www.youtube.com/watch?v=vaDT4GwAZ2I
لینک دو:
http://demonstrations.wolfram.com/LinesOfForceForTwoPointCharges

به طور معمول، در فضا ،نیروهای الکترومغناطیسی در پلاسما قوی تر از نیروهای گرانشی هستند،الکترومغناطیس می تواند حفظ شود(محفوظ شود)،ولی گرانش چنین قابلیتی ندارد،تا جایی که شناخته شده است،استدلال رایج در مدل استاندارد این است که: بیشتر الکترونها در یک ناحیه یایک جسم با پروتونهای هسته ها و مولکولها به صورت جفت شده، هستند،بنابراین نیروهای خالص حاصل از بارهای مثبت و منفی با هم خنثی می شوند و بنابراین کاملا “بر اجسام بزرگ،گرانش می تواند،نیروی مسلط باشد.” (لینک: ویکی پدیا، فعل و انفعالات اساسی، سر فصل اکترومغناطیس)

فراتر از آن آنچه نادیده گرفته شده این است که به استثنای شرایط خاص سیاره ها همچون خنک بودن نسبی آن ها، پایداری و محیط تقریباً خنثی، که مانند آن هم روی زمین وجود دارد، بیشتر ماده ی دنیا از پلاسما تشکیل شده است. یعنی ذرات باردار و ذرات خنثی در ترکیبی منظم از جدایی بار الکتریکی در میدانهای الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده توسط خودشان در حرکت هستند، که گرانش، علیرغم حضور دائمی اش نیروی غالبی نیست.
جریان ها و میدان های الکتریکی در پلاسما اغلب می توانند بیشتر بارهای خنثی، میدان ها الکتریکی و مغناطیسی ضعیف و جریان های ضعیف به هم پیوسته شان را در فضا بزرگ و قدرتمند کنند. مدل جهان الکتریکی در فضا پدیده هایی چون کره ی مغناطیسی، جریان های بیرکلند، ستارگان، تپ اختر ها، کهکشان ها، جت های ستاره ای و کهکشانی، سحابی های سیاره ای، سیاهچاله ها، ذرات پر انرژی مانند اشعه های گاما و ایکس و غیره را اساسا پدیده هایی الکتریکی در فیزیک پلاسما توصیف می کند. حتی اجرام سنگی، سیارک ها ، قمرها و دنباله دار ها و اجرام گازی داخل منظومه شمسی که در هلیوسفر ستاره شان قرار دارند عاری از نیروهای الکترومغناطیسی و اثراتشان نیستند.
هر ذره ی باردار به طور جداگانه منجر به تشکیل میدان الکتریکی می شود. اگر ذرات باردار ثابت فرض شوند می توان به راحتی نیرو ی خالص را در نقطه ای از میدان الکترومغناطیسی پیچیده محاسبه کرد. اگر ذرات باردار میدان های مغناطیسی در حالی که میدان مغناطیسی متغیری دارند در حال حرکت باشند، تغییرات میدان مغناطیسی آن ها باعث تشکیل میدان الکتریکی می شوند، بنابراین میدان هایی که توسط ذرات در حال حرکت تشکیل می شوند نمایانگر برهمکنش های بسیار پیچیده ، حلقه های بازخوردی و ریاضیات بسیار پیچیده می باشد.
بار های الکتریکی در فضا در هر پیکربندی ممکن است به صورت سه بعدی توزیع شده باشد .اگر، به جای یک نقطه یا یک کره، بارهای الکتریکی در یک مدل خطی توزیع شده باشند به طوری که طول یک ناحیه ی باردار بسیار طولانی تر از عرض و قطر آن باشد، می توان نشان داد که میدان های الکتریکی ساختار خطی شکلی را مانند استوانه دارد که از نیرو های پتانسیلی برابر احاطه شده است، واین که میدان این پیکربندی از مرکز با معکوس فاصله کاهش می یابد(نه مربع معکوس فاصله). این امر بسیار مهمی در مطالعه ی میدان های الکتریکی و مغناطیسی در جریان های رشته ای مانند دشارژ های سریع رعد و برق یا یک پلاسمای کانونی، یا جریان های رشته ای بزرگ بیرکلند در فضا است.

توجه داشته باشید که جهت نیروی اعمال شده روی بار مثبت از بار مثبت شروع و به بار منفی خاتمه می یابد، یا با رد کردن یک بار منفی، به طور نامحدود گسترش می یابد. حتی یک عدم تعادل بار کوچک نشان می دهد، ذراتی با بار مثبت در اینجا هستند و ذراتی با بار منفی در فاصله ای دورتر از ناحیه نیرو و میدان الکتریکی در بین مناطقی با بارهای ناهمگون جدا از هم، قرار می گیرند. اهمیت این موضوع در توضیح لایه های دوگانه در پلاسما بیشتر روشن خواهد شد.
تصور کنید یک خازن الکتریکی که در آن دو صفحه ی جدا از هم وجود دارد، صفحات یا لایه های مخالف باردار شده، شبیه به دو صفحه ی باردار شده ی B در نمودار سمت راست . یک میدان الکتریکی بین لایه ها به وجود می آید. هر ذره باردار در حال حرکت یا جا به جا شدن بین لایه ها به سمت لایه ی باردار مخالف شتاب خواهد گرفت. الکترون ها(که باردار منفی هستند) به سمت لایه باردار با بار مثبت و یون های مثبت و پروتون ها به سمت لایه باردار با بار منفی شتاب می گیرند.
طبق قوانین نیوتن، شتاب از نتایج نیرو است. بنابراین میدان های الکتریکی باعث ایجاد تغییر در سرعت ذرات باردار خواهند شد. ذرات باردار با بار مخالف در جهت های مخالف حرکت خواهند کرد. معنی “جریان الکتریکی”، حرکت بارها از یک نقطه به نقطه دیگر است.بنابراین میدان های الکتریکی با سرعت دادن به ذرات باردار باعث ایجاد جریان های الکتریکی می شوند.
اگر یک میدان الکتریکی به اندازه ی کافی قوی باشد، ذرات باردار به سرعت بسیار بالایی توسط میدان شتاب داده خواهند شد.برای اطلاعات بیشتر لینک زیر را ببینید.

http://library.thinkquest.org/16600/advanced/electricfields.shtml

یک شعله شمع در یک میدان الکتریکی بین دو صفحه ی باردار مخالف به یک جهت گرویده خواهد شد زیرا شعله تا حدی پلاسمای یونیزه شده است. بنابراین پاسخ قوی تری به نیروی میدان الکتریکی بین صفحات نسبت به نیروهای همرفتی حرارتی در میدان گرانشی می دهد و نیروی الکتریکی غالب بر آن است

۲٫۷ آشکار سازی جریان ها و میدان های الکتریکی در فضا

میدان های الکتریکی و جریان ها بدون داشتن وسیله ی اندازه گیری به صورت مستقیم در داخل میدان، سخت تر قابل شناسایی هستند ،اما ما جریان های داخل منظومه شمسی را با فضا پیما ، شناسایی کرده ایم. یکی از اولین آن ها ، فضا پیمای TRIAD است با مداری با ارتفاع قطبی کم ، که در سال ۱۹۷۰ اندازه گیری هایش جریان هایی را در برهمکنش با اتمسفر بالایی زمین، مشخص کرد . در سال ۱۹۸۱ هانس آلفوِن ، یک مدل پوسته ای کره ای از جریان را در کتابش تشریح کرد، کتابی به نام Cosmic Plasma(پلاسمای کیهانی) .

پس از آن ، ناحیه ای از جریان الکتریکی به نام صفحه ی پوسته ای کره ای جریان (Heliospheric Current sheet)(HCS) پیدا شد که نواحی مثبت و منفی میدان مغناطیسی خورشید را از هم جدا می کند ، که انحرافی تقریباَ ۱۵ درجه ای با استوای خورشید پیدا می کند. در طول نیمی از دوره ی خورشیدی ، میدان مغناطیسی خارج شونده از خورشید ، در بالای پوسته ی HCS قرار می گیرد و میدان داخل رونده ، در زیر آن قرار می گیرد. اما این اتفاق معکوس می شود وقتی خورشید قطب هایش در نیمه دوم دوره اش جا به جا می شود. همچنان که خورشید می چرخد ، پوسته HCS هم همراه خورشید می چرخد ، که نوسانات آن را به دنبال خود دارد ، که ناسا به این اتفاق مارپیچ استاندارد پارکر می گوید . (Standard Parker Spiral)

تصویری از صفحه ی پوسته ی جریان چرخشی (HCS) اطراف خورشید ، با موجی شدن که در نهایت به شکل گردشی درمی آید. عکس از Wiki Commons

فضا پیما ها از سال ۱۹۸۰ تغییراتی را در طول زمان در صفحه ی جریان در نقاط مختلف ، اندازه گیری کردند . آنها جریان های نزدیک زمینی و جریان های خورشیدی را هم ، شناسایی کردند. مدل گرانشی قبول می کند که تمام این جریان ها در فضا وجود دارد ، اما فرض می کند که نتیجه ی وجود یک میدان مغناطیسی هستند . بعدا به این موضوع باز می گردیم .

موشک تحقیقاتی حامل Spirit II شامل وسایل آزمایشی لانگمویر برای شناسایی میدان های الکتریکی و یون ها در پلاسمای اطراف زمین . عکس از Nasa Wallop Flight Facility and Penn State University

میدان های الکتریکی که در خارج از دسترس فضا پیما ها باشند ، دقیقا به همان روشی که میدان های مغناطیسی شناسایی می شوند ، قابل شناسایی نیستند .تغییراتی مانند شکافته شدن خطوط طیفی اتمی یا گسترش دامنه آنها در حضور میدان های الکتریکی رخ می دهد ، اما تغییراتی که نامتقارن هستند ، نشان دهنده حضور یک میدان الکتریکی است، برخلاف شکافته شدن خطوط طیفی که در میدان مغناطیسی ، به صورت متفارن رخ می دهد . بعلاوه ، گسترش طیفی که در حضور میدان الکتریکی رخ می دهد ، نسبت یه جرم اتمی عناصری که نور ساتع می کنند (عناصر سبک تر به راحتی دچار تغییر طیفی می شوند و عناصر سنگین تر به سختی و اثر کمی می پذیرند) حساسیت نشان می دهد ، اما اثر زیمان که مربوط به تغییرات طیفی در حضور میدان مغناطیسی است ، وابستگی به جرم ندارد . شکاف طیف روشن نا متقارن یا گسترش خطوط طیفی که در حضور میدان الکتریکی رخ می دهد ، به نام اثر اشتارک معروف است ،که پس از خود او  Johannes Stark (1874-1957) نام گذاری شد .

گسترش دامنه طیف نمایی هلیوم ، که در حضور میدان الکتریکی افزایش پیدا می کند . اتم های سنگین تر تاثیر کمتری نسبت به اتم های سبکتر می پذیرند. عکس از ژورنال Franklin Institude 1930

روش دیگری که ما می توانیم میدان های الکتریکی را شناسایی کنیم ، از طریق استنتاج  رفتاری ذرات باردار است ، بخصوص آن هایی که با شتاب گرفتن به سرعت های بالا می رسند ، و همچنین وجود تابش های الکترومغناطیسی مانند اشعه ایکس در فضا ، که از گذشته ، در آزمایشات روی زمین ، می دانیم که این موارد ، با میدان های قوی الکتریکی ایجاد می شوند .

جریان های الکتریکی در پلاسما های رقیق در فضا ، مانند لامپ های فلئورسنت، یا لوله های خلاء کروکس عمل می کنند ((Evacuated Crooke’s tube. در جریان های ضعیف ، پلاسما تاریک است و نور مرئی خیلی کمی ساتع می کند (اگر چه پلاسمای سرد می تواند امواج رادیویی یا فروسرخ زیادی تابش کند) . هنگامی که جریان زیاد می شود ، پلاسما به حالت درخشان درمی آید، و مقدار زیادی انرژی الکترومغناطیس در قالب تابش امواج در گستره ی نور مرئی آزاد می کند .این موضوع در تصویر آخر فصل مشهود است. وقتی میدان الکتریکی در داخل پلاسما خیلی شدید شود ، پلاسما در حالتی قوسی شکل مانند آذرخش تابش می کند. به جز مقیاس ، تنها تفاوت ناچیزی قابل توجه بین رعد و برق با سطح تابشی فوتوسفر یک ستاره وجود دارد .

به این معنی که ،البته ، توجیحات و توضیحات دیگری هم برای این موضوع  و اثرات وجود دارد ، حتی اگر در قالب تئوری فقط باشد. مدل گرانشی گاهی اوقات فرض می کند که نیروی ضعیف گرانش در چگالی های غیر طبیعی و عجیب ،  چندین برابر شده ،که باعث شکل گرفتن سیاه چاله ها یا ستاره های نوترونی می شود ، و این سیاه چاله ها و ستاره های نوترونی این مدل آثار را بوجود می آورند. و یا ذرات توسط انفجار های سوپر نوایی به سرعت هایی نزدیک به نور ، شتاب می گیرند . سوال این جاست که آیا گرانش چند برابر شده می تواند با مشاهدات تطابق داشته باشد ، یا نیروی الکترومغناطیسی که در آزمایشگاه قابل آزمایش است و مطابق مشاهدات ، که جهان از پلاسما تشکیل شده ، توضیح بهتری ارائه می کند .

مدل جهان الکتریکی بحث می کند که آثار الکتریکی تنها به آن نواحی از فضا که فضاپیما ها قادر بودند برسند و اطلاعات جمع آوری کنند ، نمی شود .مدل جهان الکتریکی پیشنهاد می کند که اثرات الکتریکی مشابه در خارج از محدوده منظومه شمسی هم وجود دارند . در نهایت ، خیلی عجیب به نظر می آید که تنها جایی از فضا که اثرات الکتریکی وجود دارند ، منظومه شمسی باشد .

سحابی Veil (پرده)، NGC 6960 ، با جریان های رشته ای پلاسمایی نازک و درخشان و صفحاتی از جریان که به اندازه سال های نوری گسترده است . عکس از T.A. Rectir, University of Alaska, Anchorage, And Kitt Peak WIYN 0.9m Telescope/NOAO/AURA/NSF

https://www.thunderbolts.info/wp/2011/10/17/essential-guide-to-the-eu-chapter-2/

مترجمین راهنمای ضروری جهان الکتریکی:

فرزین حسینی، سبا حفیظی، نسترن ختایی، سمانه فتحیه، ساناز مفیدی احمدی، فرشته معماریان، پروین هویدا و ثمین یزدی

هرگونه کپی برداری تنها با ذکر نام “بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش” امکان پذیر می باشد