آیا جریانات انتقالی و خطوط مرتعش میدان‌های مغناطیسی پدیده‌های پویای( دینامیک) رصد شده بر خورشید را می‌سازند؟

در مدل الکتریکی ستارگان، خورشید یک الکترود مثبت در یک مدار است، در حالی که الکترود منفی در جایی بسیار دورتر از مدار سیارات قرار دارد. این “کاتد مجازی” با نام هلیوپاز( Heliopause -لبه ی خارجی هلیوسفر) شناخته می‌شود.

همانطورکه مدل الکتریکی شرح می‌دهد، لکه‌های خورشیدی، زبانه‌ها، گرم شدن تاج، و همه‌ی فعالیت‌های خورشیدی دیگر به احتمال زیاد نتیجه‌ی نوسانات الکتریکی از کهکشان ماست. رشته‌های جریان بیرکلند، به آرامی از میان منظومه شمسی حرکت می‌کنند و مدار الکتریکی که به خورشید نیرو می‌دهد را پر از انرژی می‌کند. بار الکتریکی که به بیرون از خورشید جریان دارد، با بار مخالفی که به داخل خورشید در جریان است، تعادل دارد، گویا دگرگونیهای دمایی خورشید نشانگر قطبهای میدان مغناطیسی و یا شدت میدان اکتریکی آن است. اگر خورشید با بقیه‌ی کهکشان توسط “خطوط انتقال” جریان‌های بیرکلند در ارتباط باشد، پس با توجه به تفاسیر معمولی ویژگی‌های گیج کننده‌ای دارد که به احتمال زیاد نوسانات در جریانی که از مولد الکتریکی راه کهکشان می‌رسد را اثبات می‌کند.

رشته جریان‌های بیرکلد در خورشید

به گفته‎ مدل همجوشی در دمای بالای خورشید، هیدروژن توسط نیروی بسیار زیادی در هسته‌ی فوق چگال خود، خرد و به هلیوم تبدیل شده و مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می‌کند. تصور می‌شود دما در هسته به ۱۵ میلیون درجه سلسیوس وفشاری بالغ بر ۳۴۰ میلیارد اتمسفر برسد. مثالی متداول برای نشان دادن چنین فرایندی این است که فرض کنیم میلیون‌ها بمب هیدروژنی در مکانی محدود همزمان منفجر شوند، گفته می‌شود هر ثانیه ۷۰۰ میلیون تن هیدروژن به هلیوم تبدیل می‌شود.

سطح خورشید همان نورکره شناخته می‌شود. بالای این لایه‌ی سطحی، فام‌سپهر(کرونوسفر) قرار دارد، و بالای آن تاج خورشید است، که بخش عمده‌ی خورشیدی که می‌بینیم محسوب می‌شود. نورکره دمای میانگینی در حدود ۶۰۰۰ درجه سلسیوس دارد، در حالی که تاج خورشیدی می‌تواند دمایی تا ۲ میلیون درجه سلسیوس داشته باشد! این مسئله یکی از بزرگترین راز‌هاییست که تحقیقات زیادی را به خود اختصاص داده است. چگونه است که داغ‌ترین منطقه‌ی خورشید در ارتفاع ۴۰۰۰ کیلومتری شروع شده و تا میلیون‌های کیلومتر دورتر از سطح آن ادامه دارد، آن هم بدون هیچ افت دمایی؟

ایده‌های زیادی برای تشریح شیب تند افزایش دما پیشنهاد شده است. برخی از گروه‌های محققان به این نتیجه رسیدند که به دلیل “بازچینی خطوط میدان مغناطیسی” افزایش دما رخ می‌دهد، و به صورت “باز اتصالی مغناطیسی” شناخته می‌شود. هردو رصدخانه‌ی فضایی “سوهو” و “تریس” تغییرات کوچک و سریع مناطق مغناطیسی در سطح خورشید را شناسایی کردند.

پیشنهاد شده است که احتمالا این “بازاتصالی” در نوسان میدان‌ها همواره تاج خورشیدی را گرم می‌کند. مشکل این نظریه این است که هیچ کس تا به حال “بازاتصالی” خطوط میدان‌های مغناطیسی را رصد نکرده است. چانچه نظریه ی جهان الکتریکی و طرفدار این مدل پروفسور دونالد اسکات نیز بارها تأکید کرده است، “هیچ کسی هم رصد نخواهد کرد”.

یک توضیح بالقوه دیگر برای تابش حرارتی تاج خورشیدی این است که انتقال گرما در سطح خورشید خطوط میدان‌های مغناطیسی را به نوسان در می‌آورد. در حالی که خطوط میدان مغناطیسی بالا و پایین می‌روند، امواج همراه آن‌ها حرکت می‌کنند، سرانجام به سمت خارج به طرف تاج رفته، به جایی که (احتمالا) انرژی جنبشی کافی آن را گرم می‌کند.

تغییرات معکوس دمای خورشید در نظریه‌ی جهان الکتریکی توجیه می‌شود،چراکه با یک تخلیه الکتریکی در منطقه زد-پینچ رشته‌های جریان بیرکلند مطابقت دارد. خورشید یک قوس الکتریکی بسیار بزرگ است، نه یک توپ بزرگ از گاز هیدروژن. بنابراین، انرژی خورشید از بیرون به داخل متمرکز می‌شود، نه آن‌که از درون به خارج برود.

وال تورنهیل، از مدافعان جهان الکتریکی، نوشته است: “فام‌سپهر یک میدان الکتریکی قدرتمند دارد اما در مسیر منظومه شمسی صفر نمی‌شود. وقتی پروتون‌ها در شیب فام‌سپهری شتاب‌شان کم می‌شود “برخورد‌های کاتوره‌ای” روی می‌دهد که تاج خورشیدی را تا میلیون‌ها درجه گرم می‌کند. شیب کوچک و نسبتاً ثابت ولتاژ شتاب‌دار فراتر از تاج، مسئول شتاب گرفتن بادهای خورشیدی در فضای دور از خورشید است.”

مترجم: پرهام سعیدی

Turbulent Encounters

Translator: Parham Saeedi

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