لکه های خورشیدی و تأثیرات آنها

علاوه بر لکه ها ساختارهای گوناگون دیگری مانند مشعل ها، شراره ها، و فوران های تاجی ماده نیز از نتایج مستقیم تغییرات موضعی در ساختار پیچیده ی مغناطیسی خورشیدند و انتظار داریم وقوع آن ها در خورشید در جریان فعالیت آن در هر چرخه تغییر کند. اکنون مشخص شده است که فراوانی چنین پدیده هایی ارتباط نزدیک با فاز چرخه ( تعداد سال های سپری شده ی چرخه) دارد. در زمان های نزدیک به اوج فعالیت خورشید، شراره ها بیش از 50 برابر بیشتر از هنگامی که خورشید آرام است ایجاد می شوند و بازه ی زمانی رخداد فوران های تاجی ماده، که در شرایط عادی هر چند روز یا هفته ای یک بار است، به حدود یک روز کاهش می یابد. البته این نکته را نیز باید در نظر گرفت که فقط فراوانی و احتمال وقوع این پدیده هاست که ارتباطی مشخص با فاز چرخه دارد و هنوز ارتباط روشنی میان شدت پدیده های مغناطیسی اشاره شده و سال های اوج چرخه مشاهده نشده است. مثال خیلی خوب در این زمینه سه شراره ی خورشیدی عظیمی اند که در سال 1385/ 2006 رخ دادند. آن ها علی رغم هم زمانی با کمینه ی فعالیت خورشید، عظیم ترین و روشن ترین پدیده ی ثبت شده از نوع خود در طول تاریخ بودند. باد خورشیدی نیز در زمان شدت یافتن فعالیت خورشید سریع تر و شدیدتر می وزد و فاصله های دورتری از خورشید در فضای میان سیاره ای را پوشش می دهد. بنابراین تعداد ذرات بارداری که روانه ی جو زمین می شوند. افزایش چشمگیری می یابند و در نتیجه شفق های قطبی گسترده و پر نوری در زمین مشاهده می شود مجموع همه ی این فعالیت ها باعث می شود قلمرو مغناطیسی خورشید در منظومه ی شمسی گسترش یابد و سد عظیمی که در برابر تابش ها و ذرات کیهانی هجوم آورنده به زمین تشکیل می شود، محکم تر و مقاوم تر از هر زمان دیگری باشد. وقتی ذرات کیهانی وارد جو می شوند در برخورد با مولکول های بالای جو آبشاری از ذرات به وجود می آورند و حتی برخی از این ذرات تولیدی، که خاصیت رادیواکتیو دارند، می توانند به سطح زمین برسند و در مکان هایی مانند توده های یخی قطب های زمین به دام بیافتند و سال ها آن جا بمانند. دانشمندان می توانند با بررسی این ذرات روند تغییرات گذشته ی فعالیت خورشید در سال های خیلی دور را بازسازی کنند.
چنین بررسی هایی نشان می دهد که سال های آغازین قرن بیستم از فعال ترین سال های چرخه های خورشید در ده هزار سال گذشته بوده اند. ضمن این که دوره های آرامی مانند کمینه ی ماندِر نیز بارها در چند سال گذشته اتفاق افتاده است. مقدار انرژی کلی که از خورشید در زمین دریافت می شود نیز با چرخه های خورشید مرتبط است. هر گاه خورشید فعال باشد انرژی بیشتری در همه ی طول موج ها روانه ی زمین می شود. هر چند ممکن است این پرسش پیش بیاید که چرا هنگامی که لکه ها، یعنی نواحی سردتر از سطح، در خورشید فراوان اند میزان انرژی گسیلی بیشتر می شود؟ نباید فراموش کنیم که لکه ها فقط یکی از ساختارهای سطحی مربوط به خورشید فعال اند در حالی که در کنار آن ها ساختارهایی مانند مشعل ها و شبکه های روشن نورسپهری حضور دارند که بسیار گرم تر از سطح خورشیدند و در زمان اوج فعالیت آن بیشتر می شوند و انرژی لازم برای افزایش تابش رسیده از خورشید را فراهم می کنند. این افزایش در طول موج های رادیویی گسیل شده از خورشید هم دیده می شود. تابش معروف 10/7 سانتی متری خورشید از گیر افتادن پلاسمای خورشید در حلقه های مغناطیسی جو بیرونی آن ایجاد می شود.
این تابش هنگامی که خورشید فعال است بیشتر می شود و اثر مستقیم آن با گذشت چند روز از فعالیت خورشید به صورت اختلالاتی در ارتباطات ماهواره ای و مخابراتی و سیستم های توزیع برق در زمین آشکار می شود. البته باید جنبه ی مثبت این پدیده را فراموش نکنیم! افزایش یون های ناشی از فعالیت خورشید در لایه های بالای جو زمین کمک شایانی به ایستگاه های رادیویی می کنند تا طول موج های کوتاه و متوسط را ارسال یا دریافت کنند ( هر چند نوفه های مزاحم هم به شدت زیاد می شوند!) شاید نکته ی جالبی که اغلب فراموش می شود تغییر اندک در سرعت چرخش خورشید متناسب با فاز چرخه باشد. نخستین بررسی از این نوع به زمان آغاز کمینه ی ماندر برمی گردد. در آن سال ها با کاهش فعالیت خورشید، سرعت چرخش آن در نواحی استوایی افزایشی جزئی را نشان می داد. بنابراین دو پرسش مهم مطرح شد: یکی این که چرا و چگونه سرعت چرخش تغییر می کند؟ و دوم این که آیا این تغییر فقط مربوط به کمینه ی ماندر بوده است یا در دوره های بعدی نیز اتفاق می افتد؟
بعدها در سال های 1346 / 1967 تا 1361 / 1982، تغییر سرعت یک تا دو درصدی در چرخش خورشید در عرض های استوایی آن مشاهده شد. اخیراً نیز این موضوع تأیید و مشخص شده است که سرعت چرخش خورشید با کاهش فعالیت های آن افزایش می یابد و این افزایش مختص عرض های استوایی تا میانی خورشید است. ضمن این که مطالعات خورلرزه شناسی نشان می دهند که افزایش سرعت چرخش فقط محدود به لایه های سطحی خورشید نیست و لایه های عمیق تر، به طور مشخص لایه هایی در عمق 0/98، 0/95، 0/9، 0/8 هم این افزایش سرعت را نشان می دهند. موضوع هنگامی جالب تر می شود که بدانیم میزان این افزایش سرعت در عرض های 85 درجه کاهش می یابد و باز هم جالب تر این که در نواحی قطبی خورشید سرعت چرخش با کاهش فعالیت خورشید کاهش می یابد!
چرخه بیست و چهارم
چرخه ی خورشیدی با شماره ای که به آن نسبت داده می شود شناخته می شود. هر چند سابقه ی کشف بررسی چرخه ها چندان هم طولانی نیست، مبدأ نام گذاری یا شماره گذاری آن ها به سال 1755 بازمی گردد. اخترشناسان چرخه ای را که در این سال آغاز شده و تا 1766 ادامه داشته چرخه شماره ی یک نام گذاشتند. با این حساب چرخه ی 23، که در فاصله سال های 2000/1379 تا 2002/1381 به بیشینه ی فعالیت خود رسیده بود، در سال 2008/1387 پایان یافت. در 14 دی همان سال با ظهور لکه ای با قطبش مغناطیسی معکوس به نام AR981 آغاز چرخه ی 24 کلید زده شد.
پیش بینی دانشمندان خورشیدشناس این است که چرخه ی بیست و چهارم در اردیبهشت سال 1392 به اوج فعالیت خود برسد هر چند که انتظار داریم چرخه ی ضعیفی باشد و متوسط تعداد لکه های آن کم ترین مقدار در میان همه ی چرخه های بعد از سال 1928/1307 باشد. ولی این به معنای کم اثر بودن آن بر زمین و آب و هوای فضایی نیست. طبق پیش بینی ها این چرخه بسیار مشابه چرخه ای خواهد بود که در جریان آن، در سال 1859، طوفان مغناطیسی عظیمی رخ داد که به واقعه ی کارینگتون شهرت یافت. اگر مشابه آن طوفان در عصر حاضر رخ بدهد، خسارتی بالغ بر یک تا دو تریلیون دلار به بار می آورد و جبران شدن این خسارت ها چهار تا 10 سال زمان لازم دارد. برای مقایسه، خسارت طوفان زمینی کاترینا فقط 80 تا 125 میلیارد دلار بود. اکنون چرخه ی 24 نشانه هایی از آغاز فعالیتش را روزانه بروز می دهد و تقریباً یکی دو ماهی است که شاهد خورشید بی لکه نبوده ایم. لکه ی خورشیدی موسوم به AR1339 که در مهر سال 1390 رخ داد از مهم ترین و بزرگ ترین لکه های سال های اخیر بود که بیش از سه هفته در سطح خورشید دوام داشت و بعد از آن به مرور از بین رفت. وبگاه هایی مانند وبگاه تلسکوپ خورشیدی سوهو (http://sohowww.nascom.nassa.gov) و پایگاه اینترنتی آب و هوای فضایی ( www.spaceweather.com)
اطلاعات به روزی برای علاقه مندان رصد لکه های خورشیدی فراهم می کنند. از جمله نام گذاری آن ها و تصاویری در طول موج هایی غیر از نور مرئی، با رصد لکه ها و دیگر عوارض سطحی و حتی جوی خورشید می توانیم اطلاعات جالبی درباره ی شرایط فیزیکی حاکم بر خورشید به دست آوریم و روند تحولات آن را در طول ماه ها یا سال های آینده پیگیری کنیم. می توانیم با برنامه ریزی دقیق و بلند مدت به تأیید یا رد پیش بینی دانشمندان کمک کنیم و در تلاش آنان برای شناخت بهتر خورشید سهیم باشیم. فعلاً توصیه ی همیشگی را به خاطر داشته باشید که هیچ گاه بدون استفاده از فیلتر مناسب و رعایت شرایط ایمنی لازم به خورشید نگان نکنید.
منبع:ماهنامه نجوم شماره 216