یک ستاره با دوقطب شمال!

گاهی اوقات میدان مغناطیسی خورشیدبهم می ریزد و تاثیراتی در سرتاسر منظومه شمسی می گذارد. سه سال قبل، اتفاقات خارق العاده ای درخورشید روی داد . به طور معمول ستاره ما (خورشید) همچون زمین دارای قطبهای شمال و جنوب مغناطیسی می باشد. اما نزدیك به یك ماه (اسفند ۷۸ تا فروردین ۱۳۷۹ )قطب جنوب مغناطیسی خورشید ناپدید گشت و قطب شمال مغناطیسی جای آن را گرفت .
در حقیقت خورشید دارای دو قطب شمال شده بود. پته ریلی دارای تخصص فیزیك فضا از مؤسسه جهانی علوم كاربردی(SAIC )در “سان دیه گو “می باشد، می گوید: صدایی شنیده نمی شد، اما حقیقت داشت.
در حقیقت كاملاً این یك تاثیر جانبی دوره خورشیدی است . در هر دوره ۱۱ سال حداكثر فعالیت خورشید ، میدان مغناطیسی خورشید به هم می ریزد و همچون دیناموی مغناطیسی اساسی خورشیدی خودش رامجدداً سازمان می دهد. واقعه فروردین ۱۳۷۹ بخشی از این تغییر ناگهانی بود. ریلی تاكید كرد: هرگز قطب جنوب واقعاً ناپدیدنشده بود و به شمال خورشید رفته بود و تا مدتی جریان قطب جنوب، مغناطیسی در اطراف استوای خورشید كشیده شده بود.
در اواسط اردیبهشت ماه ۱۳۷۹ قطب جنوب مغناطیسی به وضعیت عادی خود درآمد و در نزدیكی جنوب جغرافیایی برای مدت كوتاهی قرارگرفت ، اما سال ۲۰۰۱ میلادی (۸۰-۷۹ خورشیدی)، میدان مغناطیسی خورشید كاملاً تغییر كرد. قطب شمال و جنوب جای خودشان را عوض كردند و تا به حال به همین صورت باقی مانده اند.
اما بزرگترین چیز در هلیوسفر ، سیارات و یا حتی خورشید نیست بلكه یك صفحه از این جریان در یك سطح پهن است كه قطبش میدان مغناطیسی خورشید از مثبت (شمال) تا منفی(جنوب) تغییر می كند. ریلی گفت كه ما به آن صفحه جریان می گوییم ،زیرا یك جریان الكتریكی درحدود ۱۰ به توان منفی ۱۰ آمپر بر مترمربع ازآن عبور می نماید . فیلامان یك لامپ معمولی، بزرگی ۱۶ (۱۰به توان ۱۶) آمپر بر متر مربع را عبور میدهد و هر چه صفحه جریان در آمپراژ داخلی كمبود داشته باشد، ساختاری عمودی پیدا میكند.
صفحه با ۱۰ هزار كیلومتر ضخامت ، از خورشید تا مدار پلوتو گسترده است.تمام هلیوسفر از دور تا دور این صفحه غول پیكر تشكیل شده است. معمولاً صفحه جریان بصورت دایره ای اطراف استوای خورشیدی را فراگرفته است و همچون دامنی موج دار كه بدور كمر افرادباله است ، می باشد اما در زمان قطب شمال دوتایی كه در فروردین ۱۳۷۹ روی داد، صفحه جریان اساساً تغییر یافته بود: به شكل موج دار توسعه یافته و بی نظمی ظاهر شده و شكل آن از شباهت به دامن باله به صدف حلزونی غول پیكر تغییر یافته بود.
اولاً به خاطر اشعه پر انرژی كیهانی صفحه جریان همچون سدی در برابر تابش كیهانی كه در هلیوسفر در حركت است ،می ایستد و اشعه كیهانی نمی توانداز این صفحه عبور نماید و به جای آن این اشعه ها درامتداد صفحه حركت می كنند. بنابراین شكل صفحه جریان به ما می گوید كه چه میزان اشعه كیهانی با زمین برخوورد كرده است. دلیل دیگر تغیییرات جوی در فضا است، هنگامی كه زمین به دور خورشید می چرخد، متناوباً به درون و بیرون صفحه موج دار جریان فرو می رود. در یك سو نقطه شمال میدان مغناطیسی خورشید است(به سمت خورشید) و از طرف دیگر نقطه جنوب (دورازخورشید). نقطه جنوب میدانهای مغناطیسی خورشید، حذف میدان مغناطیسی زمین را موجب می شود. انرژی باد خورشیدی سپس می تواند به فضای اطراف سیاره زمین نفوذ كرده و جریانهای مغناطیسی زمین را تغذیه نماید.
جریانهای مغناطیسی زمین هم بد و هم خوب هستند. به دلیل آنكه آنها می توانند سبب اتصال كوتاه در مدارهای الكترونیكی ماهواره ها گردند و شبكه برق زمین را نیز دچار مشكل نمایند بد بوده و خوب نیز هستند، چرا كه آنها سبب ایجاد شفق های قطبی میشوند و تماشاگران آسمان از این پدیده لذت می برند.
اگر ما بتوانیم نقشه های روزانه دقیقی از صفحه جریان تهیه كنیم، آنگاه خواهیم توانست پیشگویی بهتری از زمان حمله این جریانها داشته باشیم. اینجا یك مسئله مطرح است، كه صفحه جریان قابل رؤیت نیست و ما نمی توانیم از درون یك تلسكوپ نوری آن را ببینیم، اما این بدان معنی است كه ما می توانیم محاسبه كنیم كه این جریانها در كجا قرار دارند. ریلی و همكارانش پروژه كامپوتری را توسعه دادند تا به این مهم نائل گردند.
اطلاعات ورودی با اندازه گیری میدان مغناطیسی سطحی خورشیدحاصل می شود و هر روز این اطلاعات بوسیله تلسكوپ از روی زمین تهیه می گردد. در این پروژه معادلاتی از مقاومت عبور الكتریسیته در میدانهای مغناطیسی طرح می شود تا محاسبه كند كه چگونه باد خورشیدی الكتریكی، میدان مغناطیسی را بدرون منظومه شمسی می كشد . ریلی از یك ابر رایانه IBM مدل SP۳ در مركز محاسبات سان دیه گو استفاده می كند تا بتواند این طرح را اجرا كند.
حادثه مهم قطب شمال دوتایی یك آزمایش كلیدی را در نرم افزار آنها مهیا می كند. ریلی یادآور شد ما شكل صفحه جریان را برای خورشید با دو قطب شمال مغناطیسی محاسبه نمودیم. نتیجه همچون یك پوسته صدف حلزونی با بیشتر از یك میلیارد كیلومتر پهنا بود. اما آنها چگونه می توانستند ، نتایج شان را بررسی نمایند ؟ فضاپیمای اولی سیس ناسا یك سری اطلاعات قاطع را مهیا كرد. در اواخر ریلی موافقت بسیار داشت .
تنها با استفاد ه از اندازه گیری های میدان مغناطیسی سطح خورشید، نرم افزار او موفقیت زیادی در پیشگویی تاثیر میدانهای مغناطیسی بین سیاره ای در فاصله ۶۰۰میلیون كیلومتری داشت. سال ۱۳۷۸، فضاپیمای اولی سیس حدود ۶۰۰ میلیون كیلومتر از خورشید فاصله داشت و برای آزمایش مدل صدف حلزونی آماده بود. هنگامیكه فضاپیما درون فضا در حال گشت زنی با سرعت ۱۰ كیلومتر بر ثانیه بود، دومرتبه از صفحه جریان عبور نمود.
یك مرتبه در اسفند ماه ۱۳۷۸ و یك بار در فروردین ماه ۱۳۷۹ . اندازه گیریهای مغناطیسی فضاپیما، عبورها را ثبت نمودند، به نحوی كه با پیش بینی ریلی گفت: ما می توانیم توانمندی این برنامه را برای پیش گویی ده سال توسعه دهیم و ما علاقمند هستیم با اضافه نمودن اندازه گیریهای دما، چگالی و پارامترهای سرعت باد خورشیدی كه در حال حاضر صرفاً آنها را تخمین می زنیم، این پیشگوییها را بیشتر بهبود بخشیم .
هدف نهایی ما آن است كه حداكثر چهار روز زودتر، اخطار جریانهای مغناطیسی زمین را اعلام نماییم. آزمایش تولید نرم افزار بعدی نیازمند اطلاعات بیشتر از فضای اولی سیس است.
این فضا پیما یك مدار بزرگ دایره ای دارد كه می تواند مناطق قطبی خورشید را ببیند و دیگر فضا پیماها این توانایی را ندارند. ریلی گفت: این مسیر واحد به دانشمندان اجازه می دهد برای اولین بار به طور كامل هلیوسفر را بصورت سه بعد شناسایی كنند.
یك ایر رایانه در زمین و یك فضا پیما كه صدها میلیون كیلومتر دورتر است با همدیگر كار می كنند تا ما بتوانیم برای اینكه خورشید یك قطب شمال اضافه پیدا كند و یا حتی برای چیزهای عجیب تر آمادگی داشته باشیم.

ترجمه و تدوین از: مسعود عتیقی،مدیر انجمن نجوم آماتوری ایران
نویسنده:دكتر تونی فیلیس
منبع:بخش علوم سازمان فضایی آمریكا ناسا

منبع : انجمن نجوم آماتوری ایران (IAAS)