باد خورشیدی چیست و چه تاثیری بر زمین دارد؟

باد خورشیدی جریان پیوسته پروتون ها و الکترون ها از بیرونی ترین لایه جو خورشید است، یعنی. تاج یا تاج خورشیدی به گفته مرکز پیش بینی آب و هوای فضایی سازمان ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده، این ذرات باردار با سرعتی در حدود 400 تا 800 کیلومتر در ثانیه در حالت پلاسما به منظومه شمسی منفجر می شوند.

هنگامی که بادهای خورشیدی به زمین می رسند، توده هایی از ذرات باردار را در امتداد خطوط میدان مغناطیسی زمین به سمت قطب ها به درون مگنتوسفر (مگنتوسفر) می فرستند. برهم کنش این ذرات با جو زمین می تواند جلوه زیبای شفق های درخشان را بر روی نواحی قطبی ایجاد کند.

باد خورشیدی چیست؟

یوجین پارکراخترفیزیکدان پیشگام آمریکایی برای اولین بار وجود باد خورشیدی را مطرح کرد. ماموریت کاوشگر خورشیدی پارکر که برای مطالعه دقیق خورشید طراحی شده است، به افتخار این دانشمند برجسته نامگذاری شده است.

در سال 1957، پارکر به عنوان استادیار در دانشگاه شیکاگو مشغول به کار بود که متوجه شد تاج بسیار داغ خورشید از نظر تئوری باید ذرات باردار را با سرعت بسیار بالا ساطع کند. این گرمای شدید تاج یکی از مرموزترین جنبه های رفتار خورشید است و فیزیکدانان خورشیدی هنوز به طور کامل نمی دانند که چرا بیرونی ترین جو خورشید از سطح آن داغتر است.

نظریه پارکر با استناد به آزمایشگاه رانش جت ناسا توضیح می دهد که دما در تاج خورشیدی به 2 میلیون درجه سانتیگراد می رسد و پلاسما دائماً در حال گرم شدن است. در نهایت دمای پلاسما آنقدر بالا می رود که گرانش خورشید دیگر نمی تواند آن را نگه دارد. در نتیجه با باد خورشیدی به فضا پرتاب می شود و میدان مغناطیسی خورشید را با خود می کشاند.

پارکر در سال 2018 توضیح داد که نظریه او در حین ارائه انتقادات زیادی را دریافت کرد. اولین منتقد مقاله خود به نقل از پارکر گفت: «من به پارکر پیشنهاد می‌کنم به کتابخانه برود و قبل از تلاش برای نوشتن مقاله درباره آن موضوع را مطالعه کند. زیرا این نظریه مزخرف محض است.

در نهایت، اخترفیزیکدانان دوست دارند سابرامانی چاندراسخاردانشمند هندی-آمریکایی که چندین دهه بعد از رصدخانه اشعه ایکس چاندرا ناسا نام گرفت، از نظریه پارکر حمایت می کند. به گفته دانشگاه شیکاگو، اگرچه چاندراسخار علاقه ای به ایده ذرات نداشت، نظریه پارکر را پذیرفت. چون نتوانست مشکلی با ریاضیات او پیدا کند. سپس در سال 1962، فضاپیمای مارینر 2 ناسا وجود ذرات باد خورشیدی را در طول سفر خود به زهره شناسایی کرد.

علاوه بر جریان های مداوم باد خورشیدی، خورشید گاهی اوقات مقادیر زیادی از این ذرات باردار را به یکباره به بیرون پرتاب می کند. این رویدادها که به عنوان پرتاب جرم تاجی (CME) شناخته می شوند، می توانند طوفان های ژئومغناطیسی مرتبط با نمایشگرهای قطبی زیبا در اطراف زمین ایجاد کنند. اما آنها می توانند به شبکه های برق و شبکه های مخابراتی و ماهواره هایی که به دور زمین می چرخند آسیب وارد کنند.

  Moto G51 با نمایشگر 120 هرتزی و اسنپدراگون 480+ ارائه شد

باد خورشیدی تا کجا می تواند بوزد؟

بادهای خورشیدی مگنتوسفر زمین را بمباران می کنند

باد خورشیدی از ذرات باردار تشکیل شده است که مگنتوسفر زمین را بمباران می کنند.

باد خورشیدی بسیار فراتر از مدار پلوتون به منظومه شمسی می وزد و حباب بزرگی به نام هلیوسفر را تشکیل می دهد. به گفته آژانس فضایی اروپا، هلیوسفر بالونی دراز است که با خورشید حرکت می‌کند و نزدیک‌ترین مرز آن تقریباً صد واحد نجومی (AU) از خورشید فاصله دارد. یک واحد نجومی میانگین فاصله زمین تا خورشید یا تقریباً معادل 150 میلیون کیلومتر است.

هلیوسفر به عنوان یک سپر محافظ عمل می کند و از ما در برابر پرتوهای کیهانی متشکل از ذرات پر انرژی که می توانند به سلول های زنده آسیب برسانند، محافظت می کند. پرتوهای کیهانی خارج از منظومه شمسی ما منشا می گیرند و تقریباً با سرعت نور در فضا حرکت می کنند. بدون حباب محافظ، این ذرات پرانرژی زمین را به طور مداوم بمباران می کنند. ریچارد مارسدنیک هلیوفیزیکدان در آژانس فضایی اروپا می گوید: «بدون هلیوسفر، زندگی مطمئناً به گونه ای متفاوت یا شاید اصلاً تکامل نمی یافت.

سرعت باد خورشیدی

پردازش داده های باد خورشیدی توسط کامپیوتر

این تصویر GIF به صورت بصری داده های پردازش شده توسط کامپیوتر از باد خورشیدی را نشان می دهد.

اگرچه باد خورشیدی به طور مداوم از خورشید جریان می یابد، اما ویژگی های آن مانند چگالی و سرعت در طول چرخه 11 ساله فعالیت خورشید متفاوت است. در طول این چرخه، تعداد لکه های خورشیدی و سطح تابش و مواد پرتاب شده از حداکثر خورشیدی تا حداقل خورشیدی متفاوت است. این تغییرات بر ویژگی های باد خورشیدی از جمله قدرت میدان مغناطیسی، سرعت، دما و چگالی آن تأثیر می گذارد.

بر اساس وب سایت spaceweatherlive.com که آب و هوای فضا را پیش بینی می کند، میانگین سرعت باد خورشیدی تقریباً 300 کیلومتر در ثانیه (1.1 میلیون کیلومتر در ساعت) است. در مقایسه، یک طوفان رده 5 می تواند با سرعت 150 مایل در ساعت (241 کیلومتر در ساعت) به اطراف خود برخورد کند.

در طول پرواز Mariner 2 از زهره، فضاپیما نه تنها باد خورشیدی را شناسایی کرد. همچنین دو جریان متمایز باد خورشیدی را شناسایی کرد، یکی سریع و دیگری کند. سرعت جریان کند نزدیک به 349 کیلومتر در ثانیه گزارش شده است. در حالی که جریان سریع با دو برابر سرعت حرکت می کند.

مقاله مرتبط:

منشا جریان سریع باد خورشیدی در سال 1973 با استفاده از تصاویر اشعه ایکس از تاج خورشیدی از ایستگاه فضایی Skylab شناسایی شد. حفره‌های تاجی یا مناطق خنک‌تر خورشید با ساختارهای خط میدان مغناطیسی باز که به باد خورشیدی اجازه انتشار نسبتاً آسان را می‌دهد، مسئول شکل‌گیری بادهای سریع خورشیدی هستند.

  نسخه Huawei Mate 50 توسط یکی از مدیران هواوی تایید شده است

بادهای خورشیدی سریع غیرعادی می توانند در طی پرتاب جرم تاجی ایجاد شوند. در طول این رویدادها، سرعت باد می تواند به بیش از هزار کیلومتر در ثانیه برسد. با وجود سرعت های خیره کننده ای که جریان های سریع باد خورشیدی می توانند به آن دست یابند، این بادهای خورشیدی کندتر است که دانشمندان را متحیر می کند. جیم کلیمچاکیک فیزیکدان خورشیدی در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در مریلند می گوید: باد خورشیدی کند از بسیاری جهات یک راز بزرگتر است.

خروج جرم تاج (CME)

پرتاب جرم از تاج خورشیدی توسط رصدخانه خورشیدی و هلیوسفر (SOHO) مشاهده می شود.

فضاپیمای Ulysses ناسا که در سال 1990 به فضا پرتاب شد، سرنخ هایی را در مورد منشا جریان آرام باد خورشیدی که در اطراف قطب های خورشید می چرخد، فاش کرد. سفینه فضایی دریافت که در دوره‌های حداقل فعالیت خورشیدی، باد خورشیدی عمدتاً از استوای خورشیدی سرچشمه می‌گیرد.

به گفته ناسا، همانطور که چرخه خورشیدی به سمت حداکثر فعالیت پیش می رود، ساختار باد خورشیدی از دو حالت متمایز (سریع در قطب ها و کند در استوا) به یک جریان مخلوط و ناهمگن تغییر می کند. کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا در طول ماموریت هفت ساله خود این راز خورشید را کشف خواهد کرد. کلیمچاک پارکر را نویدبخش ارائه دانش بنیادی جدید در این باره می داند.

اثرات باد خورشیدی

اثرات ستاره باد ما در سراسر منظومه شمسی احساس می شود. نیکی فاکسمدیر بخش هلیوفیزیک در مقر ناسا می گوید: احساس من این است که اگر خورشید عطسه کند، زمین سرد می شود. زیرا ما همیشه به لطف باد خورشیدی تأثیر آنچه را که روی خورشید اتفاق می افتد احساس می کنیم.

در زمین، باد خورشیدی مسئول تشکیل شفق های خیره کننده در اطراف مناطق قطبی است. در نیمکره شمالی به این پدیده شفق شمالی و در نیمکره جنوبی شفق جنوبی می گویند. اگر سرعت باد خورشیدی به اندازه کافی زیاد باشد، طوفان های ژئومغناطیسی می توانند شکل بگیرند. این طوفان‌ها می‌توانند شفق‌های قطبی را در مقایسه با آب و هوای آرام‌تر در فضا، به خط استوا نزدیک‌تر کنند.

شفق قطبی بر فراز آلاسکا

رویدادهای پرتاب جرم تاج می تواند طوفان های ژئومغناطیسی ایجاد کند که به شفق های قطبی خیره کننده مانند آنچه در آلاسکا منجر می شود.

طوفان های ژئومغناطیسی همچنین می توانند ماهواره ها و شبکه های برق را از بین ببرند و فضانوردان را به خطر بیندازند. در طول این طوفان‌ها، فضانوردان در ایستگاه فضایی بین‌المللی باید به دنبال سرپناهی باشند و تا زمانی که طوفان تشعشعی سپری شود، تمام پیاده‌روی‌های فضایی متوقف می‌شوند و ماهواره‌های حساس خاموش می‌شوند.

SpaceX قبلاً آسیب هایی را دیده است که آب و هوای فضا می تواند ایجاد کند. درست همانطور که طوفان ژئومغناطیسی 40 ماهواره استارلینک را به ارزش بیش از 50 میلیون دلار در فوریه 2022 نابود کرد. ماهواره‌های استارلینک هنگام پرتاب به مدارهای بسیار پایین (بین 100 تا 200 کیلومتر) موتورهای خود را روشن می‌کنند تا بر نیروی پسا غلبه کنند و تا ارتفاع نهایی بالا می‌روند. تقریبا 550 کیلومتر

مقالات مرتبط:

در طی یک طوفان ژئومغناطیسی، جو زمین انرژی طوفان را جذب می کند و گرم می شود و به سمت بالا منبسط می شود. رویدادی که منجر به چگالش قابل توجه ترموسفر می شود. ترموسفر چهارمین لایه جو زمین است که از ارتفاع تقریبی 80 کیلومتری تا حدود هزار کیلومتری سطح زمین امتداد دارد.

  هیئت رئیسه مجلس به ایرادات نماینده مجلس از قوانین مجلس برای رای گیری به طرح حمایت رسیدگی کرد.

ترموسفر متراکم تر به معنای کشش بیشتر است که می تواند برای ماهواره ها مشکل ساز باشد. در فوریه 2022، دسته ای از ماهواره های استارلینک که به تازگی به مدار پرتاب شده بودند، نتوانستند بر کشش شدید ناشی از طوفان ژئومغناطیسی غلبه کنند. در نتیجه آنها شروع به سقوط به سمت زمین کردند و در نهایت در جو سوختند.

هوای آفتابی می تواند عواقب بسیار پرهزینه ای داشته باشد. بنابراین مهم است که درک و نظارت و پیش بینی خود را از چنین رویدادهایی افزایش دهیم. دانشمندان باد خورشیدی در حال کار برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آب و هوای فضا و بهبود پیش بینی ها هستند. ناسا می گوید: ما نمی توانیم آب و هوای فضا را نادیده بگیریم. اما ما می‌توانیم اقدامات لازم را برای محافظت از خود انجام دهیم.»

دانشمندان چگونه باد خورشیدی را مطالعه می کنند؟

رصدخانه سیستم هلیوفیزیکی

رصدخانه سیستم هلیوفیزیک متشکل از ناوگانی از فضاپیماها است که برای مطالعه منظومه شمسی پویا طراحی شده اند.

ماموریت های هلیوفیزیک خورشید و اثرات آن بر منظومه شمسی، از جمله اثرات باد خورشیدی را مطالعه می کنند. به گفته ناسا، هدف از این ماموریت ها درک همه چیز است. از نحوه شکل گیری جو سیاره ها و چگونگی تأثیر آب و هوای فضا بر فضانوردان و فناوری نزدیک به زمین تا درک فیزیک حاکم بر همسایگی کیهانی ما در فضا.

درک محیط خورشیدی کار ساده ای نیست. به همین دلیل، یک ناوگان کامل از فضاپیماها برای درک خورشید و رفتار آن کار می کنند. این ماموریت ها را می توان به عنوان یک رصدخانه واحد به نام رصدخانه سیستم هلیوفیزیک (HSO) در نظر گرفت.

رصدخانه سامانه هلیوفیزیکی متشکل از چندین فضاپیمای خورشیدی، هلیوسفر، ژئوفضا و سیاره‌ای است. از جمله کاوشگر خورشیدی پارکر با هدف متهورانه لمس خورشید، رصدخانه خورشیدی و هلیوسفر (SOHO)، که یک ماموریت مشترک بین ناسا و آژانس فضایی اروپا، رصدخانه خورشیدی ارتباط با زمین (STEREO) است که از دو تشکیل شده است. رصدخانه های تقریباً یکسان و مدارگرد خورشیدی آژانس فضایی اروپا که برای اولین بار مناطق ناشناخته قطبی خورشید را کاوش کرد.

دیدگاهتان را بنویسید