روی سطح خورشید همیشه محشر کبری است؛ خورشید مرتب گازهای داغ را از سطح خودش در فضا میپراکند. این گازهای داغ که خدا نصیب گرگ بیابان نکند، در واقع یک جریان مداوم از ذرات زیر اتمی هستند که بیشتر از پروتون و الکترون ساخته شدهاند و ما به آن میگوییم باد خورشیدی. لابد سعدی هم چیزی میدانسته که گفته ابر و باد و مه و خورشید و فلک... باد خورشیدی از سطح خورشید به سمت بیرون میوزد، البته اگر بشود اسم این پرتابها را وزیدن گذاشت، ولی شدت وزش آن در چالههای روی هاله خورشید یا همان لکههای تاریک بیشتر از جاهای دیگر است.
به طور معمول، در همه جای سطح خورشید خطوط میدان مغناطیسی حلقههای بستهای را درست میکنند که گازهای داغ را به دام میاندازند. این چالهها یا لکهها مکانهایی هستند که خطوط میدان مغناطیسی رفتار غیرمعمول از خودشان نشان دادهاند و به جای آنکه برگردند روی خودشان همینطوری صاف رفتهاند بیرون و در فضا ول شدهاند؛ خداییاش هر کس دیگری هم جای این خطوط بیچاره بود و در آن دما زندگی میکرد، میزد به سرش. خلاصه نتیجهاش این شده که آن گازهای داغی که قرار بوده بیفتند در دام حلقه بسته این خطوط، به جای دام و حلقه بسته یک دالان باز جلوشان سبز شده و آنها هم از خدا خواسته رفتهاند تویش و شدهاند باد خورشیدی. این لکههای تاریک دردسرهایی درست میکنند از جمله توفان خورشیدی! مثلا بادهای خورشیدی که از سطح خورشید میوزند معمولا با سرعت ناقابل ۴۰۰ کیلومتر بر ثانیه سطح خورشید را ترک میکنند اما بادهای خورشیدی که از مرکز یک لکه شروع به حرکت میکنند با سرعت بسیار ناقابل ۸۰۰ کیلومتر بر ثانیه راه میافتند. البته با همین سرعت هم 3-2 روز طول میکشد تا به زمین برسند چون خدا را شکر فاصله ما از این چالهها زیاد است اما وقتی میرسند به زمین از این توفانهای مغناطیسی در جو زمین درست میکنند که اصلا چیز خوشایندی نیست. تازه اگر ماهوارهای، چیزی هم سر راهشان ببینند که دارد توی مدار زمین میچرخد یک حال اساسی به آن میدهند.
زبانههای خورشیدی
داستان ایجاد زبانههای خورشیدی هم از آن داستانهاست. وقتی میدانهای مغناطیسی در جو خورشید- حتی خورشید هم جو دارد ولی حیف که نمیشود در آن نفس کشید - به هم پیچیده میشوند و تاب میخورند توی هم، مقداری انرژی در آنها ذخیره میشود. اگر این انرژی ذخیره شده، ناگهان آزاد شود، طغیان کوتاهمدتی در سطح خورشید اتفاق میافتد که به آن میگوییم زبانه خورشیدی. این طغیان کوتاهمدت ممکن است چند دقیقه طول بکشد یا چند ساعت. مقدار انرژی زبانههای خورشیدی از فوران جرم هاله خورشیدی بیشتر است ولی همچنان مقدار ناقابل 1025 ژول انرژی بیشتر ندارد که خب طفلکی فقط 10 میلیون برابر انرژی انفجارهای آتشفشانی روی زمین است.
زبانههای خورشیدی در نقاط فعال خورشید که میدان مغناطیسیاش قوی باشد اتفاق میافتند. در این عکسی که میبینید نقاط فعال به شکل نقطههای روشن یا دستهای نقطهها کنار هم دیده میشوند. عکس را با نور فرابنفش گرفتهاند البته. رنگ سبزش هم الکی است، خیلی جدی نگیرید. نه که ما نور فرابنفش را نمیبینیم، عکس را این رنگی کردهاند که بشود دید. در عکسهایی که با نور مرئی از خورشید میگیرند نقطههایی که تاریک دیده میشوند، لکههای خورشیدی، نقاط فعال هستند.
عکس را نگاه کنید. این عکس را تازه از خورشید گرفتهاند. نقطه روشن را میبینید؟ اینها نقاط فعال هستند که میتوانند محل مناسبی برای ایجاد زبانههای خورشیدی بعدی باشند. پس بچههای خوبی باشید و نزدیک این نقاط نروید. آفرین! زبانههای خورشیدی مقادیر خیلی زیادی از انرژی را در فضا پرتاب میکنند. تویشان هم ذرات با انرژی بالا هست مثل پروتونها، الکترونها و هستههای اتم و هم تشعشعات الکترومغناطیسی مثل پرتو گاما، پرتو ایکس و امواج رادیویی. این تشعشعها با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت میکنند و بنا بر این در همان زمانی هم که نور به زمین میرسد یعنی حدود ۸ دقیقه به ما میرسند، یعنی که این تشعشعها نخستین چیزهایی هستند که از یک زبانه خورشیدی به ما میرسند. کمی بعد از تشعشعها، ذرات باردار پرسرعت به زمین میرسند؛ تقریبا ۳۰ دقیقه بعد. ذرات کندتر هم با کمی تاخیر، چند روز بعد میرسند. وقتی جماعت موجود در زبانههای خورشیدی به زمین میرسند، غوغایی به پا میشود. از جمله اثرات این غوغا و اغتشاش، قطع ناگهانی ارتباطات است. حالا فهمیدید چرا آنتن موبایل یکدفعه قطع میشود؟ باز تقصیرش را بیندازید گردن مخابرات!
فوران جرم از هاله خورشید
این عبارت پیچیده اصلا یعنی چه؟ از آخر توضیح میدهم. هاله خورشید یک چیزی است مثل جو زمین؛ اتمسفر خورشید که خارجیها به آن میگویند corona. فوران هم که یعنی پرتاب کردن و بیرون ریختن. هر وقت مقدار زیادی ماده - فقط در حدود میلیاردها تن- از جو خورشید به سمت بیرون پرت شود، میگویند فوران جرم از هاله خورشید یا CME اتفاق افتاده است. چه صحنه جالب و زیبایی است! میلیونها تن پلاسمای خورشید که میدان مغناطیسی دارند با سرعتی نزدیک چند میلیون کیلومتر بر ساعت در فضا پراکنده میشوند! سر پرندههایی که دارند سوتزنان در افق از کنار خورشید رد میشوند چه بلایی میآید؟ ناراحت نباشید، فقط یک شوک کوچولوی بینسیارهای ایجاد میشود که آن هم مسألهای نیست! خب حالا این فورانها را کی درست میکند؟ همه چیز زیر سر میدان مغناطیسی است طبق معمول. اگر ناپایداریهای مغناطیسیای در ابعاد بزرگ رخ بدهد، موجب ایجاد یکی از این فورانها میشود. جو خورشید را یک میدان مغناطیسی دربر گرفته که میتواند ناگهان تغییر وضعیت بدهد و یک حباب بزرگ از پلاسما تولید کند. گاهی وقتها این فورانها با زبانههای خورشیدی دست به دست هم میدهند.
ما چطور فورانها را میبینیم؟ با کمک نوعی تلسکوپ به نام coronagraph که میشود به فارسی به آن گفت هالهنگار. میدانید چرا نمیتوانیم براحتی هاله خورشید را ببینیم؟ برعکس زمین که معمولا چیزهایی که در تاریکیاند را خوب نمیبینیم، هاله خورشید چون خیلی روشن است درست دیده نمیشود، مثل عکسی که در اثر نور خوردن زیاد سفید شده باشد و جزئیاتاش دیده نشود. حالا فکر میکنید چه جوری باید این مشکل را حل کنیم؟ کمی فکر کنید. چه وقتی است که میتوانیم هاله خورشید را از روی زمین ببینیم؟ همان وقتی که میگویند نباید مستقیم به خورشید نگاه کنیمها! آفرین! بالاخره گفتید؛ موقع کسوف. اما هالهنگار که نمیتواند منتظر شود تا کی خورشید بگیرد. پس یک خورشیدگرفتگی مصنوعی درست میکند. یک جسم دایرهای که قرص پوشاننده نامیده میشود، جلوی تابندگی خورشید را میگیرد تا بتوانیم هاله خورشید را ببینیم. فورانها ممکن است در عکسهای هالهنگار به شکل زبانه، لکه یا حلقه سفید دیده شوند که از هاله خورشید به بیرون پرتاب میشود. فورانهایی که به سمت زمین میآیند، معمولا شکل حلقهای دارند و با سرعت یکمیلیون کیلومتر بر ساعت حرکت میکنند. بعد از ۲ تا ۴ روز به زمین میرسند و ممکن است یک توفان مغناطیسی در جو ایجاد کنند.
باد خورشیدی
باد خورشیدی جریان پیوستهای از ذرات - عمدتا پروتون و الکترون - است که از هاله داغ خورشید به بیرون پرت میشوند. به خاطر انرژیای که در اثر دمای بالای هاله خورشید دارند، با سرعتی بین ۳۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتر بر ثانیه از سطح خورشید رها میشوند. سریعترین این ذرات از مرکز چالههای هاله خورشید رها میشوند.
از آنجا که خورشید همینطوری سرجایش ننشسته که ما را نگاه کند و مدام دور خودش میچرخد، ذراتی که خورشید را ترک میکنند هم به راه صاف و مستقیم نمیروند بلکه مسیری را طی میکنند که اگر از بالا نگاه کنیم مثل یک فرفره کاغذی است. البته فرفرهاش خیلی هم کاغذی نیست و مقداری میدان مغناطیسی تویش جاسازی شده که در فضای بینسیارهای کشیده میشود به این طرف و آن طرف. باد خورشیدی ممکن است بشدت تحتتاثیر زبانههای خورشیدی و فورانهای خورشیدی قرار بگیرد که هر دو مقدار زیادی ماده و میدان مغناطیسی را در فضا پراکنده میکنند. این ذرات بیرون ریخته، یک تندباد قوی در باد خورشیدی درست میکنند که وقتی به زمین میرسد، میتواند توفانهایی در آب و هوای فضایی زمین راه بیندازد!
مگنتوسفر
احتمالا میدانید که زمین یک میدان مغناطیسی دارد اما شاید ندانید که این میدان مغناطیسی در فضای اطراف زمین تا حدود 60 هزار کیلومتر ادامه دارد، زمین را مثل یک حباب دربر گرفته، از آن محافظت میکند و مهمتر از همه مگنتوسفر نام دارد.(مگنتوسفر را مثل اتمسفر بخوانید!) دیدید که به این آب و هوای فضا هیچ اعتمادی نیست و هر دقیقه توفانی، گردبادی، شوک مغناطیسی بینسیارهای در آن راه میافتد. اگر این مگنتوسفر نبود، یا اگر بود و اسمش مگنتوسفر نبود، خدا میداند هر بار که خورشید هوس میکرد فوران کند چه بلایی سر ما میآمد. کلی ذره باردار مثل نقل و نبات میریختند روی سر ما. اما حالا که داریم زیر سایه مگنتوسفر زندگی میکنیم، خیالمان راحت است که ذرات باردار نمیتوانند صاف و مستقیم از میدان مغناطیسی رد شوند و برسند به زمین. بیشتر ذراتی را که در اثر باد خورشیدی به نزدیکی زمین میرسند، همین میدان مغناطیسی از مسیرشان منحرف میکند و میفرستد پی کارشان. شاید تا به حال بارها از خودتان پرسیده بودید که میدان مغناطیسی زمین به چه دردی میخورد. حالا دیدید که حتی آفرینش پشه هم حکمت دارد چه برسد به میدان مغناطیسی به این مفیدی! اگر بخشهای قبلی را خوانده باشید، میدانید که باد خورشیدی جز ذرات باردار، میدان مغناطیسی هم با خودش دارد. این میدان مغناطیسی میتواند مگنتوسفر را تحتتاثیر قرار بدهد، اما چطوری؟ میدان مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی بینسیارهای، همان که باد خورشیدی با خودش حمل میکند، در کلاهکهای قطبی به هم متصل میشوند و اینجاست که انرژی و ذرات میتوانند وارد مگنتوسفر شوند. بالاخره هر کسی نقطه ضعفی دارد! بویژه اگر میدان مغناطیسی بینسیارهای به سمت جنوب باشد، برهمنهیاش با میدان مغناطیسی زمین یک میدان قوی درست میکند. اثر این میدان برهم نهاده، مثل این است که یک چاله را هی بزرگتر و گودتر کنیم؛ یکدفعه ذرات و انرژی بیشتری وارد مگنتوسفر میشوند، شفق قطبی شدیدتر میشود و احتمالا توفانهای مغناطیسی در جو زمین به راه میافتند. به همین خاطر است که هم شدت میدانهای مغناطیسی وارده از طرف خورشید برای دانشمندان مهم است و هم بیشتر از آن جهت این میدانها. میدان مغناطیسی رو به جنوب را میشود گفت مصیبت در حالی که میدان مغناطیسی رو به شمال با شرایط آرامتری از سرمان خواهد گذشت.
شفق قطبی
شفق قطبی نوری است که گاهی در آسمان دیده میشود بویژه در آسمان قطبهای شمال و جنوب زمین. شفقهای قطبی را ذرات پر انرژی در مگنتوسفر ایجاد میکنند. فوران جرم از هاله خورشید میتواند موجب شود نمایشهای شفق قطبی دیدنیتر شوند.
معمولا مگنتوسفر بیشتر ذرات بارداری را که در باد خورشیدی هستند از مسیرشان منحرف میکند، اما به هر حال بعضی از ذرات باردار میتوانند به داخل نفوذ کنند. این نفوذ بیشتر در راستای خطوط میدان مغناطیسی زمین روی میدهد، چون میدان مغناطیسی روی ذراتی که موازی با آن حرکت کنند بیاثر است. به همین دلیل این پدیده در قطبهای شمال و جنوب که خطوط میدان مغناطیسی بر سطح زمین عمودند اتفاق میافتد. وقتی این ذرات در لایههای بالایی اتمسفر با مولکولهای گاز برخورد میکنند، بویژه وقتی الکترونها به مولکولهای اکسیژن و نیتروژن برمیخورند، ذرات گاز را برانگیخته میکنند و به ترازهای انرژی بالاتر میبرند. وقتی این مولکولهای گاز به تراز انرژی پایینی خود برمیگردند، این اختلاف انرژی را آزاد میکنند که به صورت نور دیده میشود. این نور تولید شده، شفق پرزرق و برقی درست میکند که گاهی سبز است، گاهی قرمز و گاهی بنفش. شکل این شفقها هم متفاوت است. گاهی مثل یک پرده در حال تاب خوردناند گاهی مثل یک کمان و گاهی به شکل ابر هستند. از آنجا که ذرات از قطبهای زمین وارد اتمسفر میشوند، شفق را در عرضهای جغرافیایی انتهایی میتوان دید. یکی از عرضهای جغرافیایی معمول برای دیدن شفق قطبی، ۶۷درجه است که میشود یک جایی در آلاسکای خودمان یا بهتر است بگوییم آلاسکای خودشان. البته حالا غصه نخورید، وقتی توفان مغناطیسی در جو زمین راه میافتد در عرضهای پایینتری هم میشود شفق قطبی را دید. احتمال وقوع یک شفق قطبی را میتوان با دنبال کردن ذرات باردار ورودی پیشبینی کرد. ماهوارههایی هستند که بالای قطبهای زمین میچرخند؛ به این ماهوارهها میگویند POES. ذراتی را که وارد لایههای بالایی اتمسفر میشوند با همین ماهوارهها اندازه میگیرند. اطلاعاتی را که از این ماهوارهها میگیرند با اطلاعات آماری از مشاهده شفق مقایسه میکنند تا بتوانند نقشهای طراحی کند که پیشبینی میکند کجا بیشترین احتمال وقوع شفق قطبی هست.
آب و هوای فضا و زندگی ما
خورشید یک سیستم پویا و دائما در حال تغییر است و تغییرات آن میتواند بر زندگی ما روی زمین تاثیر بگذارد و میگذارد. میخواهیم نگاهی بیندازیم به بعضی از این تاثیرات مربوط به فعالیتهای خورشیدی:
ماهوارهها و فضاپیماها
ماهوارهها و فضاپیماها هم مستقیم و هم غیرمستقیم تحتتاثیر فعالیتهای خورشید قرار میگیرند. تاثیر مستقیم و مهربانانه خورشید میتواند از بین بردن ریزتراشههای ماهوارهها باشد به دست مبارک ذرات پرانرژی. واضح و مبرهن است که هیچ قطعه الکترونیکی از ورود ذرات باردار به ساختمانش شاد نمیشود چون موجب از کار افتادن مدارها و فرستادن سیگنالهای اشتباهی و خلاصه بدنام شدن همه مجموعه میشوند. تازه یک مشکل دیگر هم هست: نه که در فضا نیروگاههای و بادی دم دست نیست، ماهوارهها برای تامین انرژی الکتریکیشان دست به دامن خورشیدند. وقتی این ذرات باردار صفحههای خورشیدی را بمباران میکنند، راندمان و کیفیت کار صفحهها میآید پایین. طبیعتا مقدار کمتری انرژی الکتریکی تولید میکنند و شما خودتان را بگذارید جای ماهواره بیچاره که حیات و زندگیاش به این برق خورشیدی وابسته است، چه حالی میشوید؟ اثرهای غیرمستقیم هم هستند. وقتی یکی از این بادهای خورشیدی میوزد و لایههای بالایی جو زمین را گرم میکند، این لایهها منبسط میشوند. وقتی هم که منبسط میشوند چگالیشان تغییر میکند و آن وقت است که باید خر بیاوری و لایههای جو را جا به جا کنی. البته خیلی هم لازم نیست چون خودشان در اثر تغییر چگالی جا به جا میشوند. تازه میخواهند ماهواره بیچاره را هم با خودشان بکشند این طرف و آن طرف. آن وقت چه میشود؟ هیچی دیگر ماهواره که همین طوری الکی آن بالا نمیچرخد؛ برای خودش مسیر دارد، دنگ و فنگ دارد. از مسیرش خارج میشود و باید یکی پیدا بشود که مسیر ماهواره را تصحیح کند. آن یکی هم کی هست جز ما؟
ارتباطات رادیویی
امواج کوتاهبرد رادیویی که نظامیها و شبکههای بینالمللی استفاده میکنند، این طوری کار میکنند که یک لایه از ذرات باردار در اتمسفر که به آن میگویند یونوسفر، سیگنالهای رادیویی را جا به جا میکنند. حالا خودتان حدیث مفصل بخوانید از این مجمل که یک توفان مغناطیسی در این یونوسفر راه بیفتد و ببینید چه بلایی سر این سیگنالها و ارتباطات رادیویی خواهد آمد؛ کلا ملغی میشوند!
سیستمهای هدایت هواپیما و کشتی
بیشتر سیستمهای هدایتی با سیستم مکانیاب جهانی یا همان GPS کار میکنند؛ البته امروز که دیگر تاکسیها هم با GPS کار میکنند و شده اسباببازی. خب! حالا چه ربطی دارد به خورشید و فضا؟ این اسباب بامزه با اطلاعات زمان و مکانی که از ماهوارهها میگیرد کار میکند. جا به جا شدن ماهوارهها را هم که در اثر باد و توفانهای خورشیدی همین الان توضیح دادیم. نتیجهاش میشود اینکه اطلاعات غیردقیق یا در واقع غلط میرسد به دست گیرنده. باز هم بگویم؟
اتفاق دردناک دیگری که در اثر این توفانهای مغناطیسی میافتد، گم شدن حیوانات مهاجر است. بیشتر این حیوانات یک سیستم جهتیابی مغناطیسی دارند. توی مغزشان دانههای معدنی مغناطیسی کوچکی هست که در جهتیابی کمکشان میکند. وقتی توفان مغناطیسی میآید، این حیوانات هم غلط جهتیابی میکنند و از مسیرشان منحرف میشوند. گاهی والها اشتباهی میآیند طرف ساحل و به گل مینشینند یا کبوترهای نامهبر راهشان را گم میکنند.
انتقال نیروی الکتریکی
توفانهای مغناطیسی موجب ایجاد جریان برق در کابلها و مبدلهای سیستم انتقال نیروی الکتریکی میشوند. این جریان القایی ممکن است موجب نابودی تجهیزات انتقال شود و در نتیجه خاموشی رخ بدهد. این بار که برقتان رفت فکر کنید که شاید اصلا تقصیر خورشید بوده نه اداره برق.
لولهکشی
چه کارها که از این توفان مغناطیسی برنمیآید! حتی میتوانند در لولههای انتقال نفت هم جریان الکتریکی درست کنند. جریان الکتریکی موجب خوردگی و پوسیدگی سریعتر لولهها میشود و باز خرج میگذارد روی دست من و شما تا لولهها را تعمیر کنیم.
فضانوردان و مسافران در ارتفاع
البته شاید این ضرر متوجه من و شما نشود ولی همانطور که میدانید بنیآدم اعضای يك پيكرند و فضانوردان هم بالاخره هر چه نباشد آدم که هستند. تشعشعات رادیویی و ذرات پرانرژی خورشید میتواند بافتهای زنده را نابود کند. ما که روی زمین هستیم همزمان با اتمسفر و مگنتوسفر محافظت میشویم اما هر چه بالاتر برویم ضخامت این 2لایه محافظ کمتر میشود و خطر بیشتر.
آب و هوا
مدتهاست که میدانیم تغییر میزان انرژی خروجی خورشید، آب و هوای زمین را تغییر میدهد. خورشید یک دوره فعالیت 11 ساله دارد. در اوج این دوره فعالیت خورشید کمی درخشانتر و روشنتر است؛ حدود نیم درصد. مطالعات نشان داده رشد درختان تابع این فعالیت خورشیدی است. یک مثال جالب دیگر، یک دوره کمکاری ۶۵ ساله است که اواخر قرن هفدهم روی داده و موجب سرد شدن عمومی زمین شده است. به این دوره میگویند عصر یخبندان کوچک؛ دما بشدت پایین آمده بود و دریای بالتیک برخلاف همیشه یخ زده بود. دانشمندان میاندیشند پرتوهای کیهانی کهکشان (ذرات پرانرژی بیرون از منظومه خورشیدی) هم میتوانند آب و هوای زمین را تحتتاثیر قرار دهند. بعضی از آنها حتی فکر میکنند پرتوهای کیهانی با شکلگیری ابرها در ارتباطند چون این پرتوها در جو زمین یون تولید میکنند و یونها مثل دانههایی هستند که ابرها از آنها میرویند. درباره ساختار و تأثیر خورشید در زندگی ما
آب و هوای فضایی سیاره ما و لکههای خورشیدی
روی سطح خورشید همیشه محشر کبری است؛ خورشید مرتب گازهای داغ را از سطح خودش در فضا میپراکند. این گازهای داغ که خدا نصیب گرگ بیابان نکند، در واقع یک جریان مداوم از ذرات زیر اتمی هستند که بیشتر از پروتون و الکترون ساخته شدهاند و ما به آن میگوییم باد خورشیدی. لابد سعدی هم چیزی میدانسته که گفته ابر و باد و مه و خورشید و فلک... باد خورشیدی از سطح خورشید به سمت بیرون میوزد، البته اگر بشود اسم این پرتابها را وزیدن گذاشت، ولی شدت وزش آن در چالههای روی هاله خورشید یا همان لکههای تاریک بیشتر از جاهای دیگر است.
به طور معمول، در همه جای سطح خورشید خطوط میدان مغناطیسی حلقههای بستهای را درست میکنند که گازهای داغ را به دام میاندازند. این چالهها یا لکهها مکانهایی هستند که خطوط میدان مغناطیسی رفتار غیرمعمول از خودشان نشان دادهاند و به جای آنکه برگردند روی خودشان همینطوری صاف رفتهاند بیرون و در فضا ول شدهاند؛ خداییاش هر کس دیگری هم جای این خطوط بیچاره بود و در آن دما زندگی میکرد، میزد به سرش. خلاصه نتیجهاش این شده که آن گازهای داغی که قرار بوده بیفتند در دام حلقه بسته این خطوط، به جای دام و حلقه بسته یک دالان باز جلوشان سبز شده و آنها هم از خدا خواسته رفتهاند تویش و شدهاند باد خورشیدی. این لکههای تاریک دردسرهایی درست میکنند از جمله توفان خورشیدی! مثلا بادهای خورشیدی که از سطح خورشید میوزند معمولا با سرعت ناقابل ۴۰۰ کیلومتر بر ثانیه سطح خورشید را ترک میکنند اما بادهای خورشیدی که از مرکز یک لکه شروع به حرکت میکنند با سرعت بسیار ناقابل ۸۰۰ کیلومتر بر ثانیه راه میافتند. البته با همین سرعت هم 3-2 روز طول میکشد تا به زمین برسند چون خدا را شکر فاصله ما از این چالهها زیاد است اما وقتی میرسند به زمین از این توفانهای مغناطیسی در جو زمین درست میکنند که اصلا چیز خوشایندی نیست. تازه اگر ماهوارهای، چیزی هم سر راهشان ببینند که دارد توی مدار زمین میچرخد یک حال اساسی به آن میدهند.
زبانههای خورشیدی
داستان ایجاد زبانههای خورشیدی هم از آن داستانهاست. وقتی میدانهای مغناطیسی در جو خورشید- حتی خورشید هم جو دارد ولی حیف که نمیشود در آن نفس کشید - به هم پیچیده میشوند و تاب میخورند توی هم، مقداری انرژی در آنها ذخیره میشود. اگر این انرژی ذخیره شده، ناگهان آزاد شود، طغیان کوتاهمدتی در سطح خورشید اتفاق میافتد که به آن میگوییم زبانه خورشیدی. این طغیان کوتاهمدت ممکن است چند دقیقه طول بکشد یا چند ساعت. مقدار انرژی زبانههای خورشیدی از فوران جرم هاله خورشیدی بیشتر است ولی همچنان مقدار ناقابل 1025 ژول انرژی بیشتر ندارد که خب طفلکی فقط 10 میلیون برابر انرژی انفجارهای آتشفشانی روی زمین است.
زبانههای خورشیدی در نقاط فعال خورشید که میدان مغناطیسیاش قوی باشد اتفاق میافتند. در این عکسی که میبینید نقاط فعال به شکل نقطههای روشن یا دستهای نقطهها کنار هم دیده میشوند. عکس را با نور فرابنفش گرفتهاند البته. رنگ سبزش هم الکی است، خیلی جدی نگیرید. نه که ما نور فرابنفش را نمیبینیم، عکس را این رنگی کردهاند که بشود دید. در عکسهایی که با نور مرئی از خورشید میگیرند نقطههایی که تاریک دیده میشوند، لکههای خورشیدی، نقاط فعال هستند.
عکس را نگاه کنید. این عکس را تازه از خورشید گرفتهاند. نقطه روشن را میبینید؟ اینها نقاط فعال هستند که میتوانند محل مناسبی برای ایجاد زبانههای خورشیدی بعدی باشند. پس بچههای خوبی باشید و نزدیک این نقاط نروید. آفرین! زبانههای خورشیدی مقادیر خیلی زیادی از انرژی را در فضا پرتاب میکنند. تویشان هم ذرات با انرژی بالا هست مثل پروتونها، الکترونها و هستههای اتم و هم تشعشعات الکترومغناطیسی مثل پرتو گاما، پرتو ایکس و امواج رادیویی. این تشعشعها با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت میکنند و بنا بر این در همان زمانی هم که نور به زمین میرسد یعنی حدود ۸ دقیقه به ما میرسند، یعنی که این تشعشعها نخستین چیزهایی هستند که از یک زبانه خورشیدی به ما میرسند. کمی بعد از تشعشعها، ذرات باردار پرسرعت به زمین میرسند؛ تقریبا ۳۰ دقیقه بعد. ذرات کندتر هم با کمی تاخیر، چند روز بعد میرسند. وقتی جماعت موجود در زبانههای خورشیدی به زمین میرسند، غوغایی به پا میشود. از جمله اثرات این غوغا و اغتشاش، قطع ناگهانی ارتباطات است. حالا فهمیدید چرا آنتن موبایل یکدفعه قطع میشود؟ باز تقصیرش را بیندازید گردن مخابرات!
فوران جرم از هاله خورشید
این عبارت پیچیده اصلا یعنی چه؟ از آخر توضیح میدهم. هاله خورشید یک چیزی است مثل جو زمین؛ اتمسفر خورشید که خارجیها به آن میگویند corona. فوران هم که یعنی پرتاب کردن و بیرون ریختن. هر وقت مقدار زیادی ماده - فقط در حدود میلیاردها تن- از جو خورشید به سمت بیرون پرت شود، میگویند فوران جرم از هاله خورشید یا CME اتفاق افتاده است. چه صحنه جالب و زیبایی است! میلیونها تن پلاسمای خورشید که میدان مغناطیسی دارند با سرعتی نزدیک چند میلیون کیلومتر بر ساعت در فضا پراکنده میشوند! سر پرندههایی که دارند سوتزنان در افق از کنار خورشید رد میشوند چه بلایی میآید؟ ناراحت نباشید، فقط یک شوک کوچولوی بینسیارهای ایجاد میشود که آن هم مسألهای نیست! خب حالا این فورانها را کی درست میکند؟ همه چیز زیر سر میدان مغناطیسی است طبق معمول. اگر ناپایداریهای مغناطیسیای در ابعاد بزرگ رخ بدهد، موجب ایجاد یکی از این فورانها میشود. جو خورشید را یک میدان مغناطیسی دربر گرفته که میتواند ناگهان تغییر وضعیت بدهد و یک حباب بزرگ از پلاسما تولید کند. گاهی وقتها این فورانها با زبانههای خورشیدی دست به دست هم میدهند.
ما چطور فورانها را میبینیم؟ با کمک نوعی تلسکوپ به نام coronagraph که میشود به فارسی به آن گفت هالهنگار. میدانید چرا نمیتوانیم براحتی هاله خورشید را ببینیم؟ برعکس زمین که معمولا چیزهایی که در تاریکیاند را خوب نمیبینیم، هاله خورشید چون خیلی روشن است درست دیده نمیشود، مثل عکسی که در اثر نور خوردن زیاد سفید شده باشد و جزئیاتاش دیده نشود. حالا فکر میکنید چه جوری باید این مشکل را حل کنیم؟ کمی فکر کنید. چه وقتی است که میتوانیم هاله خورشید را از روی زمین ببینیم؟ همان وقتی که میگویند نباید مستقیم به خورشید نگاه کنیمها! آفرین! بالاخره گفتید؛ موقع کسوف. اما هالهنگار که نمیتواند منتظر شود تا کی خورشید بگیرد. پس یک خورشیدگرفتگی مصنوعی درست میکند. یک جسم دایرهای که قرص پوشاننده نامیده میشود، جلوی تابندگی خورشید را میگیرد تا بتوانیم هاله خورشید را ببینیم. فورانها ممکن است در عکسهای هالهنگار به شکل زبانه، لکه یا حلقه سفید دیده شوند که از هاله خورشید به بیرون پرتاب میشود. فورانهایی که به سمت زمین میآیند، معمولا شکل حلقهای دارند و با سرعت یکمیلیون کیلومتر بر ساعت حرکت میکنند. بعد از ۲ تا ۴ روز به زمین میرسند و ممکن است یک توفان مغناطیسی در جو ایجاد کنند.
باد خورشیدی
باد خورشیدی جریان پیوستهای از ذرات - عمدتا پروتون و الکترون - است که از هاله داغ خورشید به بیرون پرت میشوند. به خاطر انرژیای که در اثر دمای بالای هاله خورشید دارند، با سرعتی بین ۳۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتر بر ثانیه از سطح خورشید رها میشوند. سریعترین این ذرات از مرکز چالههای هاله خورشید رها میشوند.
از آنجا که خورشید همینطوری سرجایش ننشسته که ما را نگاه کند و مدام دور خودش میچرخد، ذراتی که خورشید را ترک میکنند هم به راه صاف و مستقیم نمیروند بلکه مسیری را طی میکنند که اگر از بالا نگاه کنیم مثل یک فرفره کاغذی است. البته فرفرهاش خیلی هم کاغذی نیست و مقداری میدان مغناطیسی تویش جاسازی شده که در فضای بینسیارهای کشیده میشود به این طرف و آن طرف. باد خورشیدی ممکن است بشدت تحتتاثیر زبانههای خورشیدی و فورانهای خورشیدی قرار بگیرد که هر دو مقدار زیادی ماده و میدان مغناطیسی را در فضا پراکنده میکنند. این ذرات بیرون ریخته، یک تندباد قوی در باد خورشیدی درست میکنند که وقتی به زمین میرسد، میتواند توفانهایی در آب و هوای فضایی زمین راه بیندازد!
مگنتوسفر
احتمالا میدانید که زمین یک میدان مغناطیسی دارد اما شاید ندانید که این میدان مغناطیسی در فضای اطراف زمین تا حدود 60 هزار کیلومتر ادامه دارد، زمین را مثل یک حباب دربر گرفته، از آن محافظت میکند و مهمتر از همه مگنتوسفر نام دارد.(مگنتوسفر را مثل اتمسفر بخوانید!) دیدید که به این آب و هوای فضا هیچ اعتمادی نیست و هر دقیقه توفانی، گردبادی، شوک مغناطیسی بینسیارهای در آن راه میافتد. اگر این مگنتوسفر نبود، یا اگر بود و اسمش مگنتوسفر نبود، خدا میداند هر بار که خورشید هوس میکرد فوران کند چه بلایی سر ما میآمد. کلی ذره باردار مثل نقل و نبات میریختند روی سر ما. اما حالا که داریم زیر سایه مگنتوسفر زندگی میکنیم، خیالمان راحت است که ذرات باردار نمیتوانند صاف و مستقیم از میدان مغناطیسی رد شوند و برسند به زمین. بیشتر ذراتی را که در اثر باد خورشیدی به نزدیکی زمین میرسند، همین میدان مغناطیسی از مسیرشان منحرف میکند و میفرستد پی کارشان. شاید تا به حال بارها از خودتان پرسیده بودید که میدان مغناطیسی زمین به چه دردی میخورد. حالا دیدید که حتی آفرینش پشه هم حکمت دارد چه برسد به میدان مغناطیسی به این مفیدی! اگر بخشهای قبلی را خوانده باشید، میدانید که باد خورشیدی جز ذرات باردار، میدان مغناطیسی هم با خودش دارد. این میدان مغناطیسی میتواند مگنتوسفر را تحتتاثیر قرار بدهد، اما چطوری؟ میدان مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی بینسیارهای، همان که باد خورشیدی با خودش حمل میکند، در کلاهکهای قطبی به هم متصل میشوند و اینجاست که انرژی و ذرات میتوانند وارد مگنتوسفر شوند. بالاخره هر کسی نقطه ضعفی دارد! بویژه اگر میدان مغناطیسی بینسیارهای به سمت جنوب باشد، برهمنهیاش با میدان مغناطیسی زمین یک میدان قوی درست میکند. اثر این میدان برهم نهاده، مثل این است که یک چاله را هی بزرگتر و گودتر کنیم؛ یکدفعه ذرات و انرژی بیشتری وارد مگنتوسفر میشوند، شفق قطبی شدیدتر میشود و احتمالا توفانهای مغناطیسی در جو زمین به راه میافتند. به همین خاطر است که هم شدت میدانهای مغناطیسی وارده از طرف خورشید برای دانشمندان مهم است و هم بیشتر از آن جهت این میدانها. میدان مغناطیسی رو به جنوب را میشود گفت مصیبت در حالی که میدان مغناطیسی رو به شمال با شرایط آرامتری از سرمان خواهد گذشت.
شفق قطبی
شفق قطبی نوری است که گاهی در آسمان دیده میشود بویژه در آسمان قطبهای شمال و جنوب زمین. شفقهای قطبی را ذرات پر انرژی در مگنتوسفر ایجاد میکنند. فوران جرم از هاله خورشید میتواند موجب شود نمایشهای شفق قطبی دیدنیتر شوند.
معمولا مگنتوسفر بیشتر ذرات بارداری را که در باد خورشیدی هستند از مسیرشان منحرف میکند، اما به هر حال بعضی از ذرات باردار میتوانند به داخل نفوذ کنند. این نفوذ بیشتر در راستای خطوط میدان مغناطیسی زمین روی میدهد، چون میدان مغناطیسی روی ذراتی که موازی با آن حرکت کنند بیاثر است. به همین دلیل این پدیده در قطبهای شمال و جنوب که خطوط میدان مغناطیسی بر سطح زمین عمودند اتفاق میافتد. وقتی این ذرات در لایههای بالایی اتمسفر با مولکولهای گاز برخورد میکنند، بویژه وقتی الکترونها به مولکولهای اکسیژن و نیتروژن برمیخورند، ذرات گاز را برانگیخته میکنند و به ترازهای انرژی بالاتر میبرند. وقتی این مولکولهای گاز به تراز انرژی پایینی خود برمیگردند، این اختلاف انرژی را آزاد میکنند که به صورت نور دیده میشود. این نور تولید شده، شفق پرزرق و برقی درست میکند که گاهی سبز است، گاهی قرمز و گاهی بنفش. شکل این شفقها هم متفاوت است. گاهی مثل یک پرده در حال تاب خوردناند گاهی مثل یک کمان و گاهی به شکل ابر هستند. از آنجا که ذرات از قطبهای زمین وارد اتمسفر میشوند، شفق را در عرضهای جغرافیایی انتهایی میتوان دید. یکی از عرضهای جغرافیایی معمول برای دیدن شفق قطبی، ۶۷درجه است که میشود یک جایی در آلاسکای خودمان یا بهتر است بگوییم آلاسکای خودشان. البته حالا غصه نخورید، وقتی توفان مغناطیسی در جو زمین راه میافتد در عرضهای پایینتری هم میشود شفق قطبی را دید. احتمال وقوع یک شفق قطبی را میتوان با دنبال کردن ذرات باردار ورودی پیشبینی کرد. ماهوارههایی هستند که بالای قطبهای زمین میچرخند؛ به این ماهوارهها میگویند POES. ذراتی را که وارد لایههای بالایی اتمسفر میشوند با همین ماهوارهها اندازه میگیرند. اطلاعاتی را که از این ماهوارهها میگیرند با اطلاعات آماری از مشاهده شفق مقایسه میکنند تا بتوانند نقشهای طراحی کند که پیشبینی میکند کجا بیشترین احتمال وقوع شفق قطبی هست.
آب و هوای فضا و زندگی ما
خورشید یک سیستم پویا و دائما در حال تغییر است و تغییرات آن میتواند بر زندگی ما روی زمین تاثیر بگذارد و میگذارد. میخواهیم نگاهی بیندازیم به بعضی از این تاثیرات مربوط به فعالیتهای خورشیدی:
ماهوارهها و فضاپیماها
ماهوارهها و فضاپیماها هم مستقیم و هم غیرمستقیم تحتتاثیر فعالیتهای خورشید قرار میگیرند. تاثیر مستقیم و مهربانانه خورشید میتواند از بین بردن ریزتراشههای ماهوارهها باشد به دست مبارک ذرات پرانرژی. واضح و مبرهن است که هیچ قطعه الکترونیکی از ورود ذرات باردار به ساختمانش شاد نمیشود چون موجب از کار افتادن مدارها و فرستادن سیگنالهای اشتباهی و خلاصه بدنام شدن همه مجموعه میشوند. تازه یک مشکل دیگر هم هست: نه که در فضا نیروگاههای و بادی دم دست نیست، ماهوارهها برای تامین انرژی الکتریکیشان دست به دامن خورشیدند. وقتی این ذرات باردار صفحههای خورشیدی را بمباران میکنند، راندمان و کیفیت کار صفحهها میآید پایین. طبیعتا مقدار کمتری انرژی الکتریکی تولید میکنند و شما خودتان را بگذارید جای ماهواره بیچاره که حیات و زندگیاش به این برق خورشیدی وابسته است، چه حالی میشوید؟ اثرهای غیرمستقیم هم هستند. وقتی یکی از این بادهای خورشیدی میوزد و لایههای بالایی جو زمین را گرم میکند، این لایهها منبسط میشوند. وقتی هم که منبسط میشوند چگالیشان تغییر میکند و آن وقت است که باید خر بیاوری و لایههای جو را جا به جا کنی. البته خیلی هم لازم نیست چون خودشان در اثر تغییر چگالی جا به جا میشوند. تازه میخواهند ماهواره بیچاره را هم با خودشان بکشند این طرف و آن طرف. آن وقت چه میشود؟ هیچی دیگر ماهواره که همین طوری الکی آن بالا نمیچرخد؛ برای خودش مسیر دارد، دنگ و فنگ دارد. از مسیرش خارج میشود و باید یکی پیدا بشود که مسیر ماهواره را تصحیح کند. آن یکی هم کی هست جز ما؟
ارتباطات رادیویی
امواج کوتاهبرد رادیویی که نظامیها و شبکههای بینالمللی استفاده میکنند، این طوری کار میکنند که یک لایه از ذرات باردار در اتمسفر که به آن میگویند یونوسفر، سیگنالهای رادیویی را جا به جا میکنند. حالا خودتان حدیث مفصل بخوانید از این مجمل که یک توفان مغناطیسی در این یونوسفر راه بیفتد و ببینید چه بلایی سر این سیگنالها و ارتباطات رادیویی خواهد آمد؛ کلا ملغی میشوند!
سیستمهای هدایت هواپیما و کشتی
بیشتر سیستمهای هدایتی با سیستم مکانیاب جهانی یا همان GPS کار میکنند؛ البته امروز که دیگر تاکسیها هم با GPS کار میکنند و شده اسباببازی. خب! حالا چه ربطی دارد به خورشید و فضا؟ این اسباب بامزه با اطلاعات زمان و مکانی که از ماهوارهها میگیرد کار میکند. جا به جا شدن ماهوارهها را هم که در اثر باد و توفانهای خورشیدی همین الان توضیح دادیم. نتیجهاش میشود اینکه اطلاعات غیردقیق یا در واقع غلط میرسد به دست گیرنده. باز هم بگویم؟
اتفاق دردناک دیگری که در اثر این توفانهای مغناطیسی میافتد، گم شدن حیوانات مهاجر است. بیشتر این حیوانات یک سیستم جهتیابی مغناطیسی دارند. توی مغزشان دانههای معدنی مغناطیسی کوچکی هست که در جهتیابی کمکشان میکند. وقتی توفان مغناطیسی میآید، این حیوانات هم غلط جهتیابی میکنند و از مسیرشان منحرف میشوند. گاهی والها اشتباهی میآیند طرف ساحل و به گل مینشینند یا کبوترهای نامهبر راهشان را گم میکنند.
انتقال نیروی الکتریکی
توفانهای مغناطیسی موجب ایجاد جریان برق در کابلها و مبدلهای سیستم انتقال نیروی الکتریکی میشوند. این جریان القایی ممکن است موجب نابودی تجهیزات انتقال شود و در نتیجه خاموشی رخ بدهد. این بار که برقتان رفت فکر کنید که شاید اصلا تقصیر خورشید بوده نه اداره برق.
لولهکشی
چه کارها که از این توفان مغناطیسی برنمیآید! حتی میتوانند در لولههای انتقال نفت هم جریان الکتریکی درست کنند. جریان الکتریکی موجب خوردگی و پوسیدگی سریعتر لولهها میشود و باز خرج میگذارد روی دست من و شما تا لولهها را تعمیر کنیم.
فضانوردان و مسافران در ارتفاع
البته شاید این ضرر متوجه من و شما نشود ولی همانطور که میدانید بنیآدم اعضای يك پيكرند و فضانوردان هم بالاخره هر چه نباشد آدم که هستند. تشعشعات رادیویی و ذرات پرانرژی خورشید میتواند بافتهای زنده را نابود کند. ما که روی زمین هستیم همزمان با اتمسفر و مگنتوسفر محافظت میشویم اما هر چه بالاتر برویم ضخامت این 2لایه محافظ کمتر میشود و خطر بیشتر.
آب و هوا
مدتهاست که میدانیم تغییر میزان انرژی خروجی خورشید، آب و هوای زمین را تغییر میدهد. خورشید یک دوره فعالیت 11 ساله دارد. در اوج این دوره فعالیت خورشید کمی درخشانتر و روشنتر است؛ حدود نیم درصد. مطالعات نشان داده رشد درختان تابع این فعالیت خورشیدی است. یک مثال جالب دیگر، یک دوره کمکاری ۶۵ ساله است که اواخر قرن هفدهم روی داده و موجب سرد شدن عمومی زمین شده است. به این دوره میگویند عصر یخبندان کوچک؛ دما بشدت پایین آمده بود و دریای بالتیک برخلاف همیشه یخ زده بود. دانشمندان میاندیشند پرتوهای کیهانی کهکشان (ذرات پرانرژی بیرون از منظومه خورشیدی) هم میتوانند آب و هوای زمین را تحتتاثیر قرار دهند. بعضی از آنها حتی فکر میکنند پرتوهای کیهانی با شکلگیری ابرها در ارتباطند چون این پرتوها در جو زمین یون تولید میکنند و یونها مثل دانههایی هستند که ابرها از آنها میرویند. ارسال نظر
پربیننده