حدد فريق علماء صيني ألماني الهياكل المغناطيسية في الهالة الشمسية حيث تنشأ الرياح الشمسية السريعة. باستخدام الصور وخرائط دوبلر من قياسات الأشعة فوق البنفسجية الشمسية للإشعاع المنبعث (SUMER) والمخططات المغناطيسية التي يوفرها Michelson Doppler Imager (MDI) على المرصد الفضائي للشمس والهيليوسفير (SOHO) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) ، لاحظوا تدفق الرياح الشمسية من الحقول المغناطيسية على شكل قمع والمثبتة في ممرات الشبكة المغناطيسية بالقرب من سطح الشمس. تم عرض هذه الملاحظات في عدد 22 أبريل من مجلة العلوم. يؤدي البحث إلى فهم أفضل للطبيعة المغناطيسية لمصادر الرياح الشمسية ، وهو تيار من البلازما الضعيفة والساخنة (غاز موصل كهربائيًا) يؤثر على البيئة الفضائية للأرض.
تتكون الرياح الشمسية من البروتونات وجسيمات ألفا (الهليوم المتأين ذو شقين) والأيونات الثقيلة والإلكترونات المتدفقة من سطح الشمس بسرعات تتراوح من 300 إلى 800 كم / ثانية. تصدر الأيونات الثقيلة في مناطق المصدر الإكليلي إشعاعًا عند أطوال موجات فوق بنفسجية معينة. عندما تتدفق نحو الأرض ، كما تفعل عند تتبع الرياح الشمسية الوليدة ، تصبح الأطوال الموجية لانبعاث الأشعة فوق البنفسجية أقصر ، وهي ظاهرة تسمى تأثير دوبلر ، وهي معروفة في متغيرها الصوتي ، على سبيل المثال ، من التغير في نغمة بوق سيارة شرطة أثناء الاقتراب من المستمع أو الانحراف عنه. في الحالة الشمسية ، تم اكتشاف حركة البلازما تجاهنا ، والتي تعني بعيدًا عن سطح الشمس ، على أنها تحول أزرق في الطيف فوق البنفسجي ، وبالتالي يمكن استخدامها لتحديد بداية تدفق الرياح الشمسية.
يشبه طيف SUMER فوق البنفسجي ما نراه عندما يفصل المنشور الضوء الأبيض إلى قوس قزح بألوان مميزة. ومع ذلك ، فإن الأشعة فوق البنفسجية غير مرئية للعين البشرية ولا يمكنها اختراق الغلاف الجوي للأرض. من خلال تحليل انبعاث الأشعة فوق البنفسجية التي حصل عليها SUMER على المرصد الفضائي SOHO من الفضاء ، يمكن لعلماء الفيزياء الشمسية معرفة الكثير عن الشمس واستنتاج درجة حرارة الغاز والتركيب الكيميائي والحركة في طبقات الغلاف الجوي المختلفة.
قال المؤلف الأول البروفيسور تشواني تو ، من قسم الجيوفيزياء بجامعة بكين في بكين ، الصين: 'ظل التركيب المغناطيسي الدقيق لمنطقة مصدر الرياح الشمسية بعيد المنال'. 'لسنوات عديدة ، لاحظ علماء فيزياء الفضاء والشمس تدفقات سريعة للرياح الشمسية قادمة من مناطق إكليلية ذات خطوط مجال مغناطيسي مفتوحة وكثافة إضاءة منخفضة ، ما يسمى بالثقوب الإكليلية. ومع ذلك ، فقط من خلال الجمع بين الملاحظات المعقدة من SOHO بطريقة جديدة تمكنا من استنتاج خصائص المصادر داخل الثقوب الإكليلية. يبدو أن الرياح الشمسية السريعة تنشأ في مسارات قمع إكليلية بسرعة حوالي 10 كم / ثانية على ارتفاع 20 ألف كيلومتر فوق الغلاف الضوئي '.
يقول البروفيسور تو: 'تبدأ الرياح الشمسية السريعة في التدفق من أعلى الممرات في الفتحات الإكليلية بسرعة تدفق تبلغ حوالي 10 كم / ثانية'. 'يُنظر إلى هذا التدفق الخارج على أنه بقع كبيرة في انزياح دوبلر الأزرق (المناطق المظلمة في الشكل أعلاه) لخط طيفي ينبعث من أيونات ني + 7 عند درجة حرارة 600000 كلفن ، والتي يمكن استخدامها كمتتبع جيد لتدفق البلازما الساخن . من خلال المقارنة مع المجال المغناطيسي ، كما تم استقراءه من الغلاف الضوئي عن طريق البيانات المغناطيسية MDI ، وجدنا أن نمط التحول الأزرق لهذا الخط يرتبط بشكل أفضل بهياكل المجال المفتوح عند 20000 كم. '
قام مطياف سومر بفحص مصادر الرياح الشمسية من خلال مراقبة الأشعة فوق البنفسجية القادمة من منطقة كبيرة من المنطقة القطبية الشمالية للشمس. 'إن التحديد الواضح للبنية المغناطيسية المفصلة للمصدر ، والتي يتم الكشف عنها الآن على شكل قمع إكليلية ، وتحديد ارتفاع الإطلاق والسرعة الأولية للرياح الشمسية هي خطوات مهمة في حل مشاكل الإمداد الشامل والتسارع الأساسي. يمكننا الآن أن نركز اهتمامنا على دراسة المزيد من حالات البلازما والعمليات الفيزيائية التي تحدث في الأقماع الإكليلية المتوسعة وفي أعناقها الضيقة المثبتة في الشبكة المغناطيسية '، كما يقول البروفيسور إيكارت مارش ، المؤلف المشارك لورقة العلوم.
يعد حل طبيعة وأصل الرياح الشمسية أحد الأهداف الرئيسية التي تم تصميم SOHO من أجلها. لطالما عرف المجتمع الفلكي أن الرياح الشمسية السريعة تأتي من الثقوب الإكليلية. الجديد هنا هو اكتشاف أن هذه التدفقات تبدأ في مسارات قمع إكليلية ، يقع مصدرها عند أطراف الشبكة المغناطيسية. يوجد تحت سطح الشمس خلايا حرارية كبيرة. تحتوي كل خلية على مجالات مغناطيسية مرتبطة بها ، والتي تتركز في ممرات الشبكة عن طريق الحمل الحراري المغناطيسي ، حيث يتم تثبيت أعناق القمع. البلازما ، بينما لا تزال محصورة في حلقات صغيرة ، يتم إحضارها بالحمل الحراري إلى القمع ثم يتم إطلاقها هناك ، مثل دلو من الماء يتم إفراغه في قناة مياه مفتوحة.
يقول البروفيسور مارش: 'كان يُعتقد سابقًا أن الرياح الشمسية السريعة تنشأ من أي خط مجال مفتوح معين في طبقة التأين لذرة الهيدروجين أعلى قليلاً من الغلاف الضوئي' ، 'ومع ذلك ، فإن التحول الدوبلري المنخفض لخط انبعاث من أيونات الكربون يوضح أن التدفق السائب لم يحدث بعد على ارتفاع 5000 كم. يُعتبر الآن أن بلازما الرياح الشمسية يتم تزويدها بالبلازما الناشئة عن العديد من الحلقات المغناطيسية الصغيرة ، التي يبلغ ارتفاعها بضعة آلاف من الكيلومترات فقط ، مما يؤدي إلى ازدحام القمع. من خلال إعادة الاتصال المغناطيسي ، يتم تغذية البلازما من جميع الجوانب إلى القمع ، حيث يمكن تسريعها وتشكيل الرياح الشمسية في النهاية '.
تم بناء أداة SUMER تحت قيادة الدكتور كلاوس فيلهلم ، وهو أيضًا مؤلف مشارك في البحث ، في معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي (معهد ماكس بلانك لعلم الطيران) في لينداو ، ألمانيا ، مع مساهمات رئيسية حصل على الدكتوراه من معهد الفضاء في أورساي في أورساي بفرنسا ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند وجامعة كاليفورنيا في بيركلي وبدعم مالي من الوكالات الوطنية الألمانية والفرنسية والولايات المتحدة الأمريكية والسويسرية. تعمل سوهو منذ ما يقرب من عشر سنوات في موقع متميز في الفضاء على بعد 1.5 مليون كيلومتر من الأرض ، على الجانب المواجه للشمس من الأرض. SOHO هو مشروع تعاون دولي بين وكالة الفضاء الأوروبية وناسا. تم إطلاقه على صاروخ أطلس II-AS من مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا ، فلوريدا ، في ديسمبر 1995 ويتم تشغيله من مركز جودارد لرحلات الفضاء.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لجمعية ماكس بلانك