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

“اول مرغ بود یا تخم مرغ؟” پرسیدن این سوال از گروهی از بچه‌هایی که تا به حال آن از آنان پرسیده نشده بود، خنده را به جمع‌شان می‌آورد. برای بزرگسالان، این باور را تأیید می‌کند که باید با خنده از پرسش‌های بی پاسخ عبور کرد. برای کشاورزی که با خرید گروهی از مرغ‌های تخم‌گذار وارد تجارت تخم‌مرغ می‌شود، پاسخ ساده است؛ “مرغ‌های من اول آمدند، اینگونه بود که صاحب تخم‌مرغ شدم.”

اخترفیزیک‌دانانی که سعی بر توضیح علت خروج جرم تاج خورشیدی (CME) دارند نیز با چنین معمایی درگیرند: “کدام یک اول آمد؟ تغییر در جریان الکتریکی، یا تغییر در میدان‌های مغناطیسی منظومه خورشیدی؟” تا به امروز اشاره‌ای به جریان‌های الکتریکی توسط خورشیدشناسان نشده بود. هیچ تصدیقی بر اینکه جریان‌های الکتریکی برای ایجاد میدان مغناطیسی لازم هستند یا حتی وجود دارند انجام نشد.

در سال ۱۹۰۸ کریستین بیرکلند پیشنهاد داد که علت پدید آمدن شفق‌های قطبی که می‌بینیم، جریان‌های الکتریکی از خورشید است. منجمینی همچون سیدنی چپمن او را به تمسخر گرفتند. وقتی زمان توصیف خروج جرم از تاج خورشید و پدیده‌های مشابه شد، هرچه در طول دهه‌ها شنیدیم، چرخش و گره خوردن میدان‌های مغناطیسی بود. “خطوط نیروی مغناطیسی” آن‌ها نزدیک‌هم می‌شوند، مماس می‌شوند، و سپس دور شده و همراه خود ماده حمل می‌کنند. به این فعل و انفعالات، “اتصال مجدد مغناطیسی” می‌گویند. خورشیدشناسان هیچ‌گاه نامی از جریان‌های الکتریکی نبردند. با این باور که میدان‌های مغناطیسی همه‌ی کارها را به تنهایی و بدون کمک انجام می‌دهند.

تغییراتی مشاهده می‌شود. یک مقاله با عنوان “یک مکانیزم رشته شدن جریان برای شکستن خطوط میدان مغناطیسی در هنگام اتصال مجدد” (۹ ژوئن ۲۰۱۱، جلد ۴۷۴، صفحه ۱۸۷ مجله نیچر) به جریان‌های الکتریکی اشاره می‌کند، اما به عنوان یک تأثیر پدید آمده از حرکات میدان‌های مغناطیسی. نویسندگان شبیه‌سازی ذرات درون سلولی انجام دادند، اما در آزمایشگاه آن را مورد بررسی قرار ندادند. تجربیات در آزمایشگاه‌های واقعی آن‌ها را مجبور می‌کرد برای ایجاد میدان‌های مغناطیسی که می‌خواستند اندازه بگیرند، جریان‌های الکتریکی را لحاظ کنند. آن‌ها نتایج شبیه‌سازی کامپیوتری‌شان را به عنوان حقیقت آزمایش شده گزارش دادند.

مهندسین برق و فیزیک‌‌دانان کلاسیک برای دهه‌هاست که می‌دانند تنها حرکت (جریان) بار‌ الکتریکی باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود. جریان الکتریکی تنها دلیل ایجاد میدان مغناطیسی می‌باشد. تغییر در قدرت و جهت جریان‌ها، میدان‌های مغناطیسی را حرکت داده و قدرت‌شان را تغییر می‌دهد. قطع جریان الکتریکی ایجاد کننده‌ی میدان مغناطیسی، انرژی ذخیره شده توسط مغناطیس را آزاد می‌کند.

در خلاصه‌ی مقاله‌ی اشاره شده در بالا، نویسندگان شرح داده اند: “… ما به این نتیجه رسیده‌ایم که وقتی لایه‌های جریان که در هنگام اتصال مجدد مغناطیسی بسیار قدرتمند می‌شود، از هم پاشیده شده و به صورت بافته‌هایی پیچیده از رشته‌ها گسترش می‌یابند که نرخ اتصال مجدد را ناگهان افزایش می‌دهد.”

به صورت وارونه نیز می‌توان گفت. واضح است که تغییرات در جهت و قدرت جریان الکتریکی سببی چیزی هستند که تغییرات مشاهده شده در میدان‌های مغناطیسی را تولید می‌کنند. آیا آن‌ها فکر می‌کنند که میدان‌های مغناطیسی دارای اختیار هستند؟ آیا میدان‌های مغناطیسی به یک‌باره تصمیم می‌گیرند که حرکت کنند و “اتصال مجدد” پدید آورند؟ چه چیزی بی‌درنگ جابجایی‌شان را به حالت اولیه باز می‌گرداند؟ دلیل اولیه‌ی پدیده‌ای که رصد می‌شود و “اتصال مجدد مغناطیسی” می‌نامیم چیست؟

آن‌ها در مقاله گزارش داده‌اند که تغییرات در میدان‌های مغناطیسی ایجاد رشته‌های جریان الکتریکی می‌کنند. این رشته‌های الکتریکی هستند که میدان‌های مغناطیسی تولید می‌کنند و باعث حرکت آن‌ها می‌شوند. این مقاله اولین کورسویی از امید است که ایده‌ای در اخترفیزیک‌دانان خورشیدی یک بیداری ذهنی ایجاد کند.

در این مرحله، آن‌ها همچنان تخم‌مرغ‌هایشان را قبل از مرغ‌ها دارند. شاید روزی به آن پی‌برده و به راه درست بروند.

تصویر: Pepe Manteca

پروفسور دونالد اسکات

ترجمه: پرهام سعیدی

Which Came First? – Translator: Parham Saeedi

هرگونه کپی برداری با ذکر نام آذرخش پارسی بلامانع است.