خورشید عجیب است. ممکن است به این دلیل باشد که ما به اشتباه به آن نگاه می کنیم

چیز عجیبی با خورشید در حال وقوع است.

تاکنون، تقریباً هر روز در سال ۲۰۲۲، فوران‌های شعله‌ور و پرتاب‌های توده‌ای از تاج داشته است که برخی از آنها قوی ترین فوران ها ستاره ما قادر به.

به خودی خود، فوران خورشید عجیب نیست. در طی دوره‌های فعالیت زیاد و کم، در چرخه‌هایی که تقریباً ۱۱ سال طول می‌کشد، به طور منظم فوران می‌کند.

فعالیت فعلی به‌طور قابل‌توجهی بالاتر از پیش‌بینی‌های رسمی ناسا و NOAA برای چرخه خورشیدی فعلی، و فعالیت خورشیدی تا سپتامبر ۲۰۲۰ به طور مداوم از پیش‌بینی‌ها فراتر رفته است. اما یک دانشمند خورشیدی به شما خواهد گفت که مایکل ویتلند، اخترفیزیکدان خورشیدی از دانشگاه سیدنی استرالیا، به ScienceAlert گفت: “ما نمی توانیم چرخه های خورشیدی را به طور قابل اعتماد پیش بینی کنیم.” دینام خورشیدی را که میدان های مغناطیسی دیده شده در سطح را به صورت لکه های خورشیدی ایجاد می کند و شعله های نور ایجاد می کند، به طور کامل درک نمی کنند. این یکی از مشکلات برجسته در اخترفیزیک است؛ عدم دقت در پیش بینی تعجب آور نیست.”

جای تعجب نیست، مطمئنا. اما اگر همین فقدان غافلگیری – که ما انتظار داریم در پیش بینی چرخه های خورشیدی بد باشیم – به این معنی باشد که باید به طور کامل درباره نحوه انجام آن تجدید نظر کنیم، چه؟ اگر پیش‌بینی‌های خود را بر اساس معیار اشتباهی قرار دهیم، چه می‌شود؟

از ۱۱ تا ۲۲ سال

چرخه‌های خورشیدی تأثیر زیادی بر منظومه شمسی دارند اما نسبتاً ضعیف شناخته شده‌اند. دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که به‌نظر می‌رسد به‌طور جدایی‌ناپذیری با میدان مغناطیسی خورشیدی پیوند خورده‌اند، که در سطح خورشید ما به‌صورت پیچ‌خورده، چرخشی و حلقه‌ای کمان می‌شود.

تقریباً هر ۱۱ سال، قطب‌های مغناطیسی خورشید به سمت شمال می‌چرخند. جنوب و بالعکس این سوئیچ با چیزی که به عنوان حداکثر خورشیدی شناخته می‌شود، منطبق است که با اوج فعالیت لکه‌های خورشیدی، شعله‌ور شدن و خروج جرم تاجی (CME) مشخص می‌شود.

تصویر خورشید از اکتبر ۲۰۱۴ که نشان می دهد لکه های خورشیدی چگونه ظاهر می شوند. در گروه های موسیقی (NASA/SDO)

به دنبال این معکوس، فعالیت قبل از اینکه یک بار دیگر به سمت اوج حرکت کند کاهش می یابد. اکنون در اینجا هستیم – مرحله تشدید چرخه فعلی، بیست و پنجمین دوره از زمان شروع شمارش.

چرخه‌های فعالیت براساس یک متریک مشخص و پیش‌بینی می‌شوند: تعداد لکه‌های خورشیدی که روی خورشید دیده می‌شوند. این مناطق موقتی هستند که میدان‌های مغناطیسی در آن‌ها به ویژه قوی هستند و فوران شراره‌ها و CME را تسهیل می‌کنند. آنها به صورت لکه های تاریک ظاهر می شوند زیرا میدان مغناطیسی جریان پلاسمای داغ را مهار می کند و متعاقباً نواحی سردتر و کم نورتر از محیط اطراف خود هستند.

طبق گفته اسکات مک اینتاش، فیزیکدان خورشیدی. مرکز ملی تحقیقات جوی ایالات متحده، پیش‌بینی چرخه‌های خورشیدی بر اساس تعداد لکه‌های خورشیدی ما یک مشکل است.

او به ScienceAlert گفت: «چرخه لکه‌های خورشیدی چیز اصلی نیست. این یک چیز ثانویه است. “و نحوه نگارش قانون، نحوه نگارش کتاب های درسی، نحوه ارائه فعالیت های خورشیدی، به عنوان اصلی به تصویر کشیده شده است.” چرخه مغناطیسی ۲۲ ساله، اولیه است. و چرخه لکه های خورشیدی تنها زیرمجموعه کوچکی از این تصویر بزرگتر است.”

چرخه هال در اوایل قرن بیستم توسط ستاره شناس آمریکایی جورج الری هیل کشف شد. این چرخه شامل دو چرخه لکه های خورشیدی ۱۱ ساله است. زمان لازم است تا قطب ها دو بار تعویض شوند و در نتیجه به موقعیت اولیه خود بازگردند.

چرخه های هال، برخلاف چرخه های ۱۱ ساله، در تعدادی از پدیده ها مشاهده می شود. اینها قطبیت های مغناطیسی در حال تغییر هستند. از لکه‌های خورشیدی و قطب‌های مغناطیسی خورشیدی و همچنین شدت پرتوهای کیهانی کهکشانی در زمین.

فعالیت خورشیدی رسیدن پرتوهای کیهانی به زمین را سخت‌تر می‌کند، اما چرخه‌های خورشیدی زوج و فرد باعث شده است شکل‌های موج تابش کیهانی مختلف. این به قطبی میدان مغناطیسی خورشیدی نسبت داده شده است.

توضیح لکه های خورشیدی

این مهم است که بدانیم ما واقعاً ایده خوبی درباره آنچه در درون خورشید اتفاق می افتد نداریم . آی تی تصور می‌شود که میدان مغناطیسی خورشیدی توسط یک دینام در داخل ستاره، یک سیال دوار، همرفت، و رسانای الکتریکی ایجاد می‌شود که انرژی جنبشی را به انرژی مغناطیسی تبدیل می‌کند و یک میدان مغناطیسی را به فضای اطراف خورشید می‌چرخاند.

اگر چنین است، چه چیزی باعث ایجاد لکه های خورشیدی می شود؟ خوب، طبق مدل های فعلی، آنها مربوط به چرخش خورشید هستند. استوای خورشیدی سریعتر از قطب ها می چرخد. اگر خطوط مستقیم میدان مغناطیسی که به صورت طولی اجرا می‌شوند همراه با این چرخش کشیده شوند، کشیده و در نهایت درهم می‌شوند و مناطق موقتی و موضعی میدان‌های مغناطیسی قوی یا لکه‌های خورشیدی ایجاد می‌کنند.

به گفته مک اینتاش، این بر اساس منفعل بودن میدان مغناطیسی.

او توضیح داد: “شما یک سیستم بسیار پیچیده در داخل خورشید دارید. مانند همه سیستم‌های فیزیکی، ما ساده‌سازی یا تقریب‌هایی انجام می‌دهیم تا بفهمیم چه اتفاقی دارد می‌افتد.”

“حدود ۶۰ سال پیش، آنها تقریبی با میدان های مغناطیسی انجام دادند – که آنها در مقایسه با سیالات روی خورشید کوچک هستند. بنابراین، زمانی که خورشید در گردش است، مانند سیاره ما، چرخش باعث گردش می شود. گرمای اتمسفر گردش را تحریک می کند و با این همه گردش، میدان های مغناطیسی به اطراف کشیده می شوند. گردش.”

انیمیشن هایی که این اثر را نشان می دهند به خوبی با داده های رصدی لکه های خورشیدی مطابقت دارند، با میدان های مغناطیسی اولیه که در حدود ۳۰ درجه عرض جغرافیایی ظاهر می شوند. اما، به گفته مک اینتاش و همکارانش، به این دلیل است که این مدل دقیقاً برای توضیح این و فقط این ساخته شده است.

و یک توضیح جایگزین وجود دارد: لکه‌های خورشیدی یک الگوی تداخلی هستند که توسط میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌شوند. همپوشانی چرخه‌های هیل.

مک‌اینتاش و همکارانش برای اولین بار در سال ۲۰۱۱ متوجه الگویی در حال ظهور در داده‌های لکه‌های خورشیدی شدند، یک همپوشانی در آنچه نمودار پروانه ها. اینها نمودارهایی هستند که لکه های خورشیدی را بر اساس عرض جغرافیایی در طول زمان ترسیم می کنند.

انیمیشی که نشان می‌دهد چگونه امواج قطبی مخالف، که به صورت لکه‌های خورشیدی ظاهر می‌شوند، در خط استوا به‌عنوان یک موج جدید خاتمه می‌یابند. (اسکات مک‌اینتاش/NCAR)

محققان پس از مشاهده این موضوع، تا آنجایی که می‌توانستند داده‌های تاریخی لکه‌های خورشیدی را جستجو کرده و به بررسی آن پرداختند، تا دهه ۱۸۶۰.

آنها دریافتند که این همپوشانی همچنان ادامه دارد به نظر می رسد. در پایان یک چرخه لکه‌های خورشیدی، همانطور که لکه‌های خورشیدی نزدیک‌تر و نزدیک‌تر به خط استوا ظاهر می‌شوند، ظاهر لکه‌های خورشیدی چرخه بعدی را می‌توان در عرض‌های جغرافیایی میانی مشاهده کرد.

محققان دریافتند که اینها نشان‌دهنده هستند. نوارهای قطبی متضاد فعالیت مغناطیسی که به صورت چرخه ای در سراسر خورشید راه می یابند. آنها مسئول چرخه لکه های خورشیدی هستند، اما توسط آن هدایت نمی شوند. علاوه بر این، چرخه ها می توانند تعامل داشته باشند. وقتی دو چرخه قطبی مخالف همپوشانی دارند، با یکدیگر تداخل پیدا می‌کنند.

نتیجه این است که سیستم‌های مغناطیسی متقابلاً از تولید لکه‌های خورشیدی جلوگیری می‌کنند و دوره‌ای از حداقل فعالیت لکه‌های خورشیدی رخ می‌دهد.

مک اینتاش به ScienceAlert گفت: “چرخه لکه های خورشیدی نتیجه تعامل بین این چرخه های مغناطیسی بزرگتر است.” “به عبارت دیگر، مانند یک الگوی تداخل است. میدان های مغناطیسی می خواهند همیشه یکدیگر را خنثی کنند.”

داده های بیشتر، همیشه داده های بیشتر

بر اساس یافته های «الگوی تداخل»، مک‌اینتاش و تیمش به پیش‌بینی‌هایی در مورد چرخه خورشیدی کنونی رسیده‌اند که بیشتر با مشاهدات فعلی مطابقت دارد تا پیش‌بینی‌های رسمی – پیش‌بینی‌هایی که بر اساس تعداد لکه‌های خورشیدی است.

با این حال، همه این‌ها در تئوری هستند. برای مثال، ما هنوز نمی دانیم که چه چیزی نوارهای فعالیت مغناطیسی را در سراسر خورشید هدایت می کند. محققان فکر می کنند که ممکن است امواج گرانشی باشد، اما ما اطلاعات کافی برای گفتن در این مرحله نداریم.

“ایده های اسکات مک اینتاش جالب هستند و مکینتاش/لیمون [که رابرت لیمون از او است. پیش‌بینی انستیتوی هلیوفیزیک سیاره‌ای گودارد دانشگاه مریلند] برای چرخه ۲۵ نزدیک‌تر از پیش‌بینی رسمی در این مرحله است. با این حال، بر اساس یک مدل فیزیکی نیست. من شک دارم که قدرت پیش‌بینی بیشتری نسبت به سایر رویکردهای مبتنی بر رصد برای پیش‌بینی داشته باشد. Wheatland به ScienceAlert گفت.

برای دانستن بیشتر، به داده‌های بیشتری نیاز داریم که به دست آوردن آن زمان می‌برد. به گفته مک اینتاش، این به معنای نگاهی به عرض‌های جغرافیایی بالای خورشید، در نزدیکی قطب‌ها، به‌عنوان یک چرخه جدید است.

ما معمولاً قطب‌های خورشیدی را نمی‌بینیم، زیرا موقعیت زمین در حال چرخش به دور خورشید است. استوا؛ اما مدارگرد خورشیدی آژانس فضایی اروپا درست در زمانی که یک چرخه جدید شروع می‌شود، حرکت خواهد کرد.

مک‌اینتاش معتقد است که پیش‌بینی تیمش به نحوه انجام چرخه خورشیدی ۲۵ نزدیک‌تر است. حداقل، ایده‌های این تیم مستحق بررسی دقیق‌تر و بررسی جدی است.

او گفت: «ما تقریباً ۱۰ سال است که در این زمینه حضور داشته‌ایم، اما در جامعه علمی منتشر نمی‌شود. .

“این چرخه خورشیدی فرصتی را فراهم کرد. از آنجایی که پیش‌بینی ما کاملاً مخالف آن چیزی بود که پانل اجماع نشان می‌داد، به این معنی است که اگر در نهایت نزدیک باشیم، واقعاً باید دوباره نگاهی بیندازیم. در مورد چگونگی ایجاد میدان مغناطیسی توسط ستارگان.

“شاید در مقایسه با روش قدیمی، به روشی که ما می بینیم نزدیک تر باشد. و می تواند ترکیبی باشد، ترکیبی از این دو. احتمالاً اینطور است.”

جدیدترین مقاله تیم او در مورد چرخه های خورشیدی در مرزها در نجوم و علوم فضایی.