فقط یکی از این عناوین را انتخاب کنید:عنوان:خورشید هم گرداب داره! کشف جدید دانشمندا: راز قطب‌های خورشید فاش شد!

تحقیقات تازه دربارۀ گرداب‌های قطبی خورشید

بنابر تحقیقات جدیدی که توسط مرکز ملی پژوهش‌های جوی آمریکا (NSF NCAR) انجام شده، به نظر می‌رسه خورشید هم مثل زمین گرداب‌های قطبی چرخنده داره. ولی برعکس زمین، تشکیل و توسعه‌ی این گرداب‌ها زیر تأثیر میدان‌های مغناطیسیه. این یافته‌ها که اخیراً توی مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) منتشر شده، تأثیرات مهمی روی فهم ما از مغناطیس خورشیدی و چرخه خورشیدی داره و می‌تونه به بهبود پیش‌بینی وضع آب و هوای فضایی کمک کنه.

تحقیقات جدید همچنین تصویری از اونچه ممکنه توی قطب‌های خورشید توی مأموریت‌های آینده ببینیم، ارائه می‌ده و اطلاعاتی رو فراهم می‌کنه که می‌تونه توی برنامه‌ریزی زمان این مأموریت‌ها مفید باشه. ماوسومی دیکپاتی، دانشمند ارشد NSF NCAR و سرپرست این مطالعه، گفت: “هیچ‌کس نمی‌تونه با اطمینان بگه توی قطب‌های خورشید چه اتفاقی داره می‌افته. ولی این تحقیق جدید یه نگاه جذاب به چیزی که ممکنه پیدا کنیم، می‌ده وقتی برای اولین بار بتونیم قطب‌های خورشید رو ببینیم.”

راز و رمز در قطب‌های خورشید

احتمال وجود یه جور گرداب قطبی توی خورشید خیلی هم تعجب‌آور نیست. این شکل‌های چرخنده توی مایعاتی که دور یه جسم چرخنده وجود دارن، به‌خاطر نیروی کوریولیس تشکیل می‌شن و توی بیشتر سیاره‌های منظومه شمسی دیده شدن. روی زمین، یه گرداب توی جو بالا دور هر دو قطب شمال و جنوب می‌چرخه. وقتی این گرداب‌ها پایدار هستن، هوای سرد رو توی قطب‌ها نگه می‌دارن، اما وقتی ضعیف و ناپایدار می‌شن، اجازه می‌دن اون هوای سرد به سمت استوا نفوذ کنه و باعث بروز هوای سرد توی عرض‌های میانی بشه.

مأموریت جونو ناسا تصاویری خیره‌کننده از گرداب‌های قطبی توی سیاره مشتری ارائه داد که هشت گردش فشرده دور قطب شمال این گاز غول‌پیکر و پنج گردش دور قطب جنوب رو نشون می‌ده. گرداب‌های قطبی توی زحل که توسط فضاپیمای کاسینی ناسا دیده شدن، توی قطب شمال شش‌ضلعی و توی قطب جنوب بیشتر گرد هستن. این تفاوت‌ها به دانشمندا سرنخ‌هایی درباره‌ی ترکیب و ویژگی‌های دینامیکی جوّ هر سیاره می‌ده.

گرداب‌های قطبی همچنین توی مریخ، زهره، اورانوس، نپتون و قمر زحل، تیتان، دیده شدن، پس به نوعی، این که خورشید (که خودش هم یه جسم چرخنده توی یه مایع هست) چنین ویژگی‌هایی داشته باشه، ممکنه منطقی باشه. اما خورشید همچنین با سیاره‌ها و قمرهایی که جو دارن، اساساً فرق داره: “مایع” پلاسما که دور خورشید رو گرفته، خاصیت مغناطیسی داره. این که این مغناطیس چطور ممکنه روی تشکیل و توسعه‌ی گرداب‌های قطبی خورشید تأثیر بذاره یا حتی اصلاً تشکیل بشن یا نه، یه معماست چون بشر هیچ‌وقت مأموریتی به فضا نفرستاده که بتونه قطب‌های خورشید رو ببینه.

دید ما از خورشید و چالش‌هاش

در واقع، دید ما از خورشید محدود به یه نمایشی از رویه‌ی خورشیده که به سمت زمین قرار داره و فقط نشانه‌هایی از چیزی که ممکنه توی قطب‌ها اتفاق بیفته، می‌ده.

حلقه‌ای از گردابه‌ها که به چرخه‌ی خورشیدی ربط دارن

از اون‌جا که ما هیچ‌وقت قطب‌های خورشید رو ندیدیم، تیم علمی به مدل‌های کامپیوتری تکیه کرده تا اطلاعاتی دربارۀ گردابه‌های قطبی خورشید به دست بیاره. اونا فهمیدن که خورشید احتمالاً الگوی ویژه‌ای از گرداب‌های قطبی داره که با پیشرفت چرخه‌ی خورشیدی عوض می‌شه و وابستگی زیادی به هر چرخه‌‌ی خاص داره.

توی شبیه‌سازی‌ها، یه حلقه فشرده از گرداب‌های قطبی تقریباً در عرض جغرافیایی ۵۵ درجه شکل می‌گیره، که برابر با دایره‌ی قطب شمال زمین، و هم‌زمان با پدیده‌ای به اسم “شتاب به سمت قطب‌ها” شروع می‌شه. توی اوج هر چرخه‌ی خورشیدی، میدان مغناطیسی توی قطب‌های خورشید ناپدید می‌شه و با یه میدان مغناطیسی با قطبیت برعکس جاشو عوض می‌کنه. این تغییر قبل از “شتاب به سمت قطب‌ها” اتفاق می‌افته، وقتی میدان با قطبیت برعکس از حدود ۵۵ درجه به سمت قطب‌ها حرکت می‌کنه.

بعد از تشکیل، گرداب‌ها به سمت قطب‌ها توی یه حلقه فشرده حرکت می‌کنن و در حالی که دایره بسته می‌شه، گرداب‌هایی رو آزاد می‌کنن. در نهایت، فقط یه جفت گردابه نزدیک قطب‌ها باقی می‌مونه که قبل از این که کامل توی اوج خورشیدی ناپدید بشن، کنار هم قرار می‌گیرن. تعداد گردابه‌هایی که شکل می‌گیرن و شکل قرارگیریشون حین حرکت به سمت قطب‌ها با شدت چرخه‌ی خورشیدی عوض می‌شه.

شبیه‌سازی‌ها و جواب به سؤال‌های اساسی

این شبیه‌سازی‌ها یه قسمت گم‌شده از معما رو درباره‌ی رفتار میدان مغناطیسی خورشید نزدیک قطب‌ها نشون می‌دن و ممکنه به جواب یه سری سؤال‌های اساسی درباره‌ی چرخه‌های خورشیدی کمک کنن. مثلاً، قبلاً دانشمندای زیادی از شدت میدان مغناطیسی که به سمت قطب‌ها “شتاب می‌گیره” به عنوان معیاری برای پیش‌بینی شدت چرخه‌ی خورشیدی آینده استفاده می‌کردن. اما این که اینا چطور به هم ربط دارن، اگه اصلاً ربطی داشته باشن، معلوم نیست.

شبیه‌سازی‌ها همچنین اطلاعاتی رو ارائه می‌دن که ممکنه برای برنامه‌ریزی مأموریت‌های آینده توی زمینه‌ی دیدن خورشید مفید باشه. به‌طور ویژه، نتایج نشون می‌دن که باید نوعی از گرداب‌های قطبی توی همه‌ی مراحل چرخه‌ی خورشیدی دیده بشن، به جز توی اوج خورشیدی. اسکات مک‌اینتاش، معاون عملیات فضایی شرکت لینکر و یکی از نویسنده‌های مقاله، گفت: “شما می‌تونید یه مأموریت خورشیدی راه بندازید و ممکنه توی یه زمان کاملاً اشتباه به قطب‌ها برسید.”

مأموریت Solar Orbiter، یه همکاری بین ناسا و آژانس فضایی اروپا، می‌تونه به محقق‌ها اولین نگاه به قطب‌های خورشید رو بده، اما این نگاه نزدیک به اوج خورشیدی خواهد بود. نویسنده‌ها اشاره می‌کنن که مأموریتی که برای دیدن قطب‌ها طراحی شده و به محقق‌ها دیدگاه‌های چندگانه و هم‌زمان از خورشید می‌ده، می‌تونه بهشون توی جواب دادن به سؤالات قدیمی درباره‌ی میدان‌های مغناطیسی خورشید کمک کنه. مک‌اینتاش گفت: “محدوده‌ی فکری ما الان اینه که ما فقط با یه دیدگاه کار می‌کنیم. برای پیشرفت قابل توجه، باید مشاهداتی داشته باشیم که لازم داریم تا فرضیات خودمون رو آزمایش کنیم و تأیید کنیم که آیا شبیه‌سازی‌هایی مثل این درسته یا نه.”