صورة سوهو للشمس تظهر المجالات المغناطيسية (الخطوط الصفراء) والرياح الشمسية (الأسهم الحمراء). رصيد الصورة: NASA / ESA. اضغط للتكبير.
يمكن استخدام طبقة عميقة في الغلاف الجوي الشمسي لتقدير سرعة الرياح الشمسية ، وهو تيار من الغاز المكهرب الذي ينفجر باستمرار من الشمس. سيؤدي تقدير سرعة الرياح الشمسية إلى تحسين التنبؤات بالطقس الفضائي ، مما سيساعد الإنسان في استكشاف الكواكب.
تتدفق الرياح الشمسية من الغلاف الجوي الخارجي الرقيق والساخن للشمس ، 'الهالة'. تفاجأ الباحثون عندما اكتشفوا أن بنية الغلاف الجوي السفلي الكثيفة والأكثر برودة للشمس تسمى الكروموسفير ، لتقدير سرعة الرياح الشمسية.
كان هذا غير متوقع لأن الرياح الشمسية هي ظاهرة من الإكليل ، والكروموسفير عميق جدًا - إنها الطبقة فوق سطح الشمس المرئي. قال الدكتور سكوت ماكنتوش من معهد ساوث ويست للأبحاث ، بولدر ، كولورادو ، المؤلف الرئيسي لورقة بحثية عن هذا البحث نُشرت في 10 مايو في مجلة الفيزياء الفلكية: 'الأمر يشبه اكتشاف أن منبع نهر النيل يقع على مسافة 500 ميل أخرى من اليابسة'.
يعد العمل الجديد بزيادة دقة التنبؤات بالإشعاع الفضائي. تطلق الشمس أحيانًا بلايين طن من الغازات المكهربة ، تسمى الانبعاث الكتلي الإكليلي (CMEs) ، إلى الفضاء بسرعة ملايين الأميال (كيلومترات) في الساعة. إذا كان CME سريعًا يمر عبر الرياح الشمسية البطيئة ، فإن صدمة تتراكم أمام CME تسرع جسيمات الرياح الشمسية المشحونة كهربائيًا. يمكن لهذه الجسيمات السريعة أن تعطل الأقمار الصناعية وتكون خطرة على رواد الفضاء غير المحميين.
قال المؤلف المشارك الدكتور روبرت ليمون من L-3: 'تمامًا كما تساعد معرفة المزيد من التفاصيل حول الغلاف الجوي في توقع شدة الإعصار ، فإن معرفة سرعة الرياح الشمسية يساعد في تحديد شدة العواصف الإشعاعية في الفضاء من الكتل الكبيرة الحجم'. الخدمات الحكومية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، جرينبيلت ، ماريلاند.
مثل الرياح على الأرض ، تكون الرياح الشمسية عاصفة ، وتتراوح سرعتها من حوالي 750.000 ميل في الساعة (حوالي 350 كم / ثانية) إلى 1.5 مليون ميل في الساعة (700 كم / ثانية).
نظرًا لأن الرياح الشمسية تتكون من جزيئات مشحونة كهربائيًا ، فإنها تستجيب للحقول المغناطيسية التي تتخلل الغلاف الجوي الشمسي. تتدفق جزيئات الرياح الشمسية على طول خطوط غير مرئية للقوة المغناطيسية مثل السيارات على الطريق السريع. عندما تنحني خطوط المجال المغناطيسي مباشرة إلى الفضاء ، كما تفعل في مناطق 'الثقب الإكليلي' ، تعمل الرياح الشمسية مثل السيارات على شريط جر ، وتتسابق بسرعة عالية. عندما تنحني خطوط المجال المغناطيسي بحدة إلى السطح الشمسي ، مثل نمط برادة الحديد حول قضيب مغناطيسي ، تعمل الرياح الشمسية مثل السيارات في حركة المرور في المدينة وتظهر ببطء نسبيًا. لقد عرف العلماء هذا منذ أكثر من ثلاثين عامًا واستخدموه لإعطاء تقدير تقريبي لسرعة الرياح الشمسية - سواء بسرعة أو بطيئة.
في العمل الجديد ، ربط الفريق سرعة الرياح الشمسية أثناء هبوبها عبر الأرض بتغيرات أعمق في الغلاف الجوي الشمسي مما تم اكتشافه سابقًا (أو حتى متوقع). من خلال قياس الوقت الذي تستغرقه الموجة الصوتية للانتقال بين ارتفاعين في الكروموسفير ، تمكنوا من تحديد أن الغلاف الكروموسفي 'يمتد بشكل رقيق' أسفل الثقوب الإكليلية بحقولهم المغناطيسية المفتوحة ، ولكنه مضغوط أسفل المناطق المغلقة مغناطيسيًا.
استخدم الفريق الملاحظة لاشتقاق نطاق مستمر من سرعات الرياح الشمسية من هيكل الكروموسفير. كلما اتسعت طبقة الكروموسفير ، زاد السماح لها بالتمدد عن طريق الحقول المغناطيسية المفتوحة وكلما زادت سرعة هبوب الرياح الشمسية. هذه الطريقة الجديدة أكثر دقة من التقدير القديم 'السريع أو البطيء'.
تم استخدام مركبة الفضاء الخاصة بمنطقة الانتقال التابعة لوكالة ناسا والمستكشف التاجي (TRACE) لقياس سرعة الموجات الصوتية في الكروموسفير ، واستخدمت المركبة الفضائية Advanced Composition Explorer (ACE) التابعة لناسا لأخذ قياسات سرعة الرياح الشمسية أثناء هبوبها من الأرض. أعطت مقارنة البيانات من المركبتين الفضائيتين الاتصال.
'قبل هذا الاكتشاف ، لم نتمكن من تحديد سرعة الرياح الشمسية إلا من المركبات الفضائية التي كانت تقريبًا في الخط الفاصل بين الأرض والشمس ، مثل ACE و WIND والمرصد الشمسي والغلاف الشمسي. تم وضع أسطول المركبات الفضائية هذا على طول خط الأرض والشمس لأننا بحاجة إلى معرفة طقس الفضاء في طريقنا. ومع ذلك ، بالمقارنة مع حجم نظامنا الشمسي ، هذا نطاق ضيق للغاية ؛ يبدو الأمر أشبه بالنظر من خلال قش الصودا. من خلال هذا الاكتشاف ، يمكننا استخدام TRACE لبناء صور يمكنها التنبؤ بسرعة الرياح الشمسية في جميع أنحاء نصف النظام الشمسي ، 'قال الدكتور جو غورمان ، الباحث في مجال الطاقة الشمسية في ناسا جودارد.
المصدر الأصلي: بيان صحفي SWRI