في السنوات الاخيرةلاحظ العلماء ذلك المجال المغناطيسي للأرض يضعف. لقد كانت تضعف على مدى الألفي عام الماضية، ولكن في الـ 500 عام الماضية حدثت هذه العملية بوتيرة غير مسبوقة.

وعلى العكس من ذلك، فقد تعزز المجال الشمسي بشكل كبير خلال المائة عام الماضية. منذ عام 1901، زاد المجال الشمسي بنسبة 230%. حتى الآن، لا يفهم العلماء تمامًا ما هي العواقب التي قد تترتب على ذلك بالنسبة لأبناء الأرض.

تعزيز المجال الشمسي:

وفقا لناس ، التالي ، الدورة الشمسية الرابعة والعشرونقد بدأت بالفعل. وفي بداية عام 2008 تم تسجيل توهج شمسي مما يدل على ذلك. ومن المتوقع أن تصل هذه الدورة إلى ذروتها بحلول عام 2012.

ما هي هذه البقع الداكنة في الشمس؟ دعونا نحاول معرفة ذلك.

كان ياما كان، البقع الداكنة في الشمستم اعتبارها ظاهرة صوفية. وكان هذا الاعتقاد قائمًا حتى تم إنشاء علاقة بين البقع الشمسية وكمية الحرارة التي تولدها الشمس. ويشكل الغاز المتأجج في الشمس مجالا مغناطيسيا قويا، ينكسر في بعض الأماكن، فيشكل ما يشبه الثقب أو البقعة المظلمة، وبالتالي يطلق جزءا من طاقته إلى الفضاء الخارجي.

بقع سوداءيولدون داخل النجم. ش شمس، مثل الأرض، لديها خط الاستواء. عند خط الاستواء الشمسي تكون سرعة دوران الطاقة أكبر منها عند القطبين الشمسيين. وهكذا يحدث اختلاط وتموج مستمر للطاقة الشمسية وتظهر بقع داكنة على سطح الشمس في الأماكن التي تنطلق منها. تنتشر الحرارة الصادرة عن الهالة إلى الفضاء.

يوما بعد يوم تبدو الشمس نفسها بالنسبة لنا. ومع ذلك، فهو ليس كذلك. شمستتغير باستمرار. تستمر في المتوسط ​​11 عاما. " الحد الأدنى للطاقة الشمسية"هي دورة تكاد تكون خالية تمامًا من البقع. الحد الأدنى له تأثير مهدئ على الأرض، وترتبط بها فترات التبريد على الأرض. " المرتفعات الشمسية"هي دورة تتشكل خلالها العديد من البقع و انبعاثات الشريان التاجي.

عندما تكون الشمس نشطة للغاية، تتشكل العديد من البقع الداكنة وتسبب انبعاثات الطاقة من الشمس اضطرابات في المجال المغناطيسي للأرض، وهذا هو سبب مفهوم " عاصفة شمسية"، وفي إطار عملية طويلة الأمد، دمجها مع مفهوم "الطقس الفضائي".

عاصفة شمسية

خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسيةويلاحظ نشاط الشريان التاجي حتى في القطبين شمس. التوهج الشمسي يعادل مليارات الميجا طن من الديناميت. تطلق الانبعاثات المركزة كميات هائلة من الطاقة التي تصل إلى الأرض في حوالي 15 دقيقة. لا تؤثر الانبعاثات الشمسية على المجال المغناطيسي للأرض فحسب، بل تؤثر أيضًا على رواد الفضاء والأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض ومحطات الطاقة الأرضية ورفاهية الناس، وتتسبب أحيانًا في زيادة مستويات الإشعاع. وفي عام 1959 شاهد أحد المراقبين الوميض بالعين المجردة. وإذا حدث تفشي مماثل اليوم، فسيظل حوالي 130 مليون شخص بدون كهرباء لمدة شهر على الأقل. من المهم بشكل متزايد فهم الطقس المشمس والتنبؤ به. وللقيام بذلك، تم إطلاق الأقمار الصناعية إلى الفضاء الخارجي، والتي من الممكن من خلالها مراقبة البقع على الشمس حتى قبل أن تحول جانبها المذهل نحو الأرض. طاقة شمسيةيعطي الحياة لكل ما هو موجود على الأرض. الشمس تحمينا من التأثيرات الكونية. ولكن بينما تحمينا، فإنها قد تضرنا أيضًا في بعض الأحيان. الحياة في الأرضموجود نتيجة لتوازن دقيق للغاية.

المواد، ونتيجة لذلك، انخفاض في تدفق نقل الطاقة الحرارية في هذه المناطق.

يعد عدد البقع الشمسية (ورقم الذئب المرتبط بها) أحد المؤشرات الرئيسية للنشاط المغناطيسي الشمسي.

تاريخ الدراسة

تعود التقارير الأولى عن البقع الشمسية إلى عام 800 قبل الميلاد. ه. في الصين .

اسكتشات لمواقع من تاريخ جون وورسستر

تم رسم البقع لأول مرة في عام 1128 في تاريخ جون وورسستر.

أول ذكر معروف للبقع الشمسية في الأدب الروسي القديم كان في مجلة نيكون كرونيكل، في السجلات التي يعود تاريخها إلى النصف الثاني من القرن الرابع عشر:

كان في السماء علامة، الشمس كالدم، وفيها الأماكن سوداء

وكانت في الشمس علامة، وكانت الأماكن سوداء في الشمس كالمسامير، وكان الظلام عظيما

ركزت الأبحاث المبكرة على طبيعة البقع وسلوكها. وعلى الرغم من أن الطبيعة الفيزيائية للبقع ظلت غير واضحة حتى القرن العشرين، إلا أن الملاحظات استمرت. بحلول القرن التاسع عشر، كانت هناك بالفعل سلسلة طويلة بما يكفي من عمليات رصد البقع الشمسية لملاحظة التغيرات الدورية في النشاط الشمسي. في عام 1845، د. هنري وس. ألكساندر (م. إس ألكسندر) من جامعة برينستون أجرى ملاحظات للشمس باستخدام مقياس حرارة خاص (en:thermopile) وتوصل إلى انخفاض شدة إشعاع البقع الشمسية مقارنة بالمناطق المحيطة بالشمس.

ظهور

البقع تنتج عن الاضطرابات المناطق الفرديةالمجال المغناطيسي للشمس. في بداية هذه العملية، تقوم أنابيب المجال المغناطيسي "باختراق" الغلاف الضوئي إلى منطقة الإكليل، ويقوم المجال القوي بقمع حركة الحمل الحراري للبلازما في الحبيبات، مما يمنع نقل الطاقة من المناطق الداخلية إلى الخارج في هذه الأماكن . أولا، تظهر الشعلة في هذا المكان، في وقت لاحق قليلا وإلى الغرب - نقطة صغيرة تسمى حان الوقت، ويبلغ حجمها عدة آلاف من الكيلومترات. على مدار عدة ساعات، يزداد حجم الحث المغناطيسي (عند القيم الأولية 0.1 تسلا)، ويزداد حجم وعدد المسام. تندمج مع بعضها البعض وتشكل نقطة واحدة أو أكثر. خلال فترة النشاط الأكبر للبقع الشمسية، يمكن أن تصل قيمة الحث المغناطيسي إلى 0.4 تسلا.

عمر البقع يصل إلى عدة أشهر، أي مجموعات منفصلةيمكن ملاحظة البقع خلال عدة دورات للشمس. كانت هذه الحقيقة (حركة البقع المرصودة على طول القرص الشمسي) هي التي كانت بمثابة الأساس لإثبات دوران الشمس وجعلت من الممكن إجراء القياسات الأولى لفترة ثورة الشمس حول محورها.

تتشكل البقع عادة في مجموعات، ولكن في بعض الأحيان تظهر بقعة واحدة تدوم بضعة أيام فقط، أو مجموعة ثنائية القطب: نقطتان مختلفتان في القطبية المغناطيسية، متصلتان بخطوط المجال المغناطيسي. تسمى البقعة الغربية في مثل هذه المجموعة ثنائية القطب "الرأس" أو "الرأس" أو "البقعة P" (من اللغة الإنجليزية السابقة)، وتسمى البقعة الشرقية "العبد" أو "الذيل" أو "البقعة F" (من اللغة الإنجليزية التالية ).

فقط نصف البقع تعيش لأكثر من يومين، وعُشرها فقط يعيش لأكثر من 11 يومًا.

في بداية دورة النشاط الشمسي التي تستمر 11 عامًا، تظهر البقع الشمسية عند خطوط عرض هليوغرافية عالية (في حدود ±25-30 درجة)، ومع تقدم الدورة، تهاجر البقع إلى خط الاستواء الشمسي، لتصل إلى خطوط عرض ±5 -10° في نهاية الدورة. ويسمى هذا النمط "قانون سبويرر".

تتجه مجموعات البقع الشمسية بشكل موازي تقريبًا لخط الاستواء الشمسي، ولكن هناك بعض الميل لمحور المجموعة بالنسبة إلى خط الاستواء، والذي يميل إلى الزيادة بالنسبة للمجموعات الواقعة بعيدًا عن خط الاستواء (ما يسمى بـ "قانون الفرح").

ملكيات

يقع الغلاف الضوئي الشمسي في المنطقة التي تقع فيها البقع الشمسية على عمق 500-700 كيلومتر تقريبًا من الحد العلوي للغلاف الضوئي المحيط. وتسمى هذه الظاهرة "الاكتئاب الويلسوني".

البقع الشمسية هي مناطق النشاط الأكبر على الشمس. إذا كان هناك العديد من البقع، فهناك احتمال كبير أن تتم إعادة توصيل الخطوط المغناطيسية - الخطوط التي تمر ضمن مجموعة واحدة من البقع تتحد مع خطوط من مجموعة أخرى من البقع التي لها قطبية معاكسة. والنتيجة المرئية لهذه العملية هي التوهج الشمسي. يتسبب انفجار الإشعاع الذي يصل إلى الأرض في حدوث اضطرابات قوية في مجالها المغناطيسي، ويعطل عمل الأقمار الصناعية، بل ويؤثر على الأجسام الموجودة على الكوكب. بسبب الاضطرابات في المجال المغناطيسي للأرض، تزداد احتمالية حدوث الأضواء الشمالية في درجات الحرارة المنخفضة. خطوط العرض الجغرافية. يتعرض الغلاف الأيوني للأرض أيضًا لتقلبات في النشاط الشمسي، والذي يتجلى في التغيرات في انتشار موجات الراديو القصيرة.

تصنيف

يتم تصنيف البقع حسب عمرها وحجمها وموقعها.

مراحل التنمية

يؤدي التعزيز المحلي للمجال المغناطيسي، كما ذكر أعلاه، إلى إبطاء حركة البلازما في خلايا الحمل الحراري، وبالتالي إبطاء نقل الحرارة إلى الغلاف الضوئي للشمس. يؤدي تبريد الحبيبات المتأثرة بهذه العملية (بحوالي 1000 درجة مئوية) إلى سوادها وتكوين بقعة واحدة. ويختفي بعضهم بعد بضعة أيام. ويتطور البعض الآخر إلى مجموعات ثنائية القطب مكونة من نقطتين، الخطوط المغناطيسية التي لها أقطاب متضادة. يمكنها أن تشكل مجموعات من العديد من البقع، والتي إذا زادت مساحتها أكثر، الظل الجزئيتجمع ما يصل إلى مئات المواقع، حيث تصل أحجامها إلى مئات الآلاف من الكيلومترات. بعد ذلك، هناك انخفاض بطيء (على مدى عدة أسابيع أو أشهر) في نشاط البقع وانخفاض في حجمها إلى نقاط صغيرة مزدوجة أو مفردة.

أكبر مجموعات البقع الشمسية لديها دائمًا مجموعة متصلة في نصف الكرة الآخر (الشمالي أو الجنوبي). وفي مثل هذه الحالات، تخرج الخطوط المغناطيسية من بقع في أحد نصفي الكرة الأرضية وتدخل إلى بقع في النصف الآخر.

بقعة أحجام المجموعة

ويتميز حجم مجموعة البقع عادة بامتدادها الهندسي، وكذلك عدد البقع المتضمنة فيها ومساحتها الإجمالية.

يمكن أن يكون هناك من واحد إلى مائة ونصف أو أكثر من المواقع في المجموعة. تختلف مساحات المجموعات، التي يتم قياسها بشكل ملائم بأجزاء من المليون من مساحة نصف الكرة الشمسية (m.s.p.)، من عدة m.s.s. ما يصل إلى عدة آلاف m.s.p.

وكانت المساحة القصوى لكامل فترة الرصد المستمر لمجموعات البقع الشمسية (من 1874 إلى 2012) هي المجموعة رقم 1488603 (حسب كتالوج غرينتش)، والتي ظهرت على القرص الشمسي في 30 مارس 1947، في أقصى يوم 18. دورة 11 سنة من النشاط الشمسي. وبحلول 8 أبريل، بلغت مساحتها الإجمالية 6132 مترًا مربعًا. (1.87·10 10 كيلومتر مربع، أي أكثر من 36 ضعف مساحة الكرة الأرضية). وفي ذروتها، كانت هذه المجموعة تتألف من أكثر من 170 بقعة شمسية فردية.

الدورية

وترتبط الدورة الشمسية بتكرار ظهور البقع الشمسية ونشاطها وعمرها. تغطي الدورة الواحدة حوالي 11 عامًا. خلال فترات الحد الأدنى من النشاط، يكون هناك عدد قليل جدًا من البقع الشمسية على الشمس، أو لا يوجد أي منها على الإطلاق، بينما خلال فترات الحد الأقصى قد يكون هناك عدة مئات منها. وفي نهاية كل دورة، تنعكس قطبية المجال المغناطيسي الشمسي، لذا الأصح الحديث عن دورة شمسية مدتها 22 عامًا.

مدة الدورة

على الرغم من أن متوسط ​​دورة النشاط الشمسي يستمر حوالي 11 عامًا، إلا أن هناك دورات تتراوح مدتها من 9 إلى 14 عامًا. تتغير المتوسطات أيضًا على مر القرون. وهكذا، في القرن العشرين، كان متوسط ​​طول الدورة 10.2 سنة.

شكل الدورة ليس ثابتا. جادل عالم الفلك السويسري ماكس فالدماير بأن الانتقال من النشاط الشمسي الأدنى إلى الحد الأقصى يحدث بشكل أسرع، كلما زاد العدد الأقصى للبقع الشمسية المسجلة في هذه الدورة (ما يسمى "قاعدة فالدماير").

بداية ونهاية الدورة

في الماضي، كانت بداية الدورة هي اللحظة التي يكون فيها النشاط الشمسي عند الحد الأدنى. شكرا ل الأساليب الحديثةوبالقياسات، أصبح من الممكن تحديد التغير في قطبية المجال المغناطيسي الشمسي، لذلك تعتبر الآن لحظة التغير في قطبية البقع الشمسية بمثابة بداية الدورة. [ ]

تم اقتراح الترقيم الدوري بواسطة R. Wolf. الدورة الأولى، وفقا لهذا الترقيم، بدأت في عام 1749. وفي عام 2009، بدأت الدورة الشمسية الرابعة والعشرون.

• بيانات الصف الأخير - التوقعات

هناك دورية للتغيرات في الحد الأقصى لعدد البقع الشمسية مع فترة مميزة تبلغ حوالي 100 عام ("الدورة العلمانية"). حدثت آخر قيعان لهذه الدورة في الفترة ما بين 1800-1840 و1890-1920 تقريبًا. هناك افتراض حول وجود دورات ذات مدة أطول.

سيرجي بوجاتشيف

كيف يتم ترتيب البقع الشمسية؟

ظهرت إحدى أكبر المناطق النشطة هذا العام على القرص الشمسي، مما يعني أن هناك بقعًا على الشمس مرة أخرى - على الرغم من دخول نجمنا هذه الفترة. ويتحدث سيرجي بوغاتشيف، الموظف في مختبر علم فلك الطاقة الشمسية بالأشعة السينية التابع لمعهد ليبيديف الفيزيائي، دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية، عن طبيعة وتاريخ اكتشاف البقع الشمسية، وكذلك تأثيرها على الغلاف الجوي للأرض.

في العقد الأول من القرن السابع عشر، قام العالم الإيطالي جاليليو جاليلي والفلكي الألماني والميكانيكي كريستوف شاينر في وقت واحد تقريبًا وبشكل مستقل عن بعضهما البعض بتحسين التلسكوب (أو التلسكوب) الذي تم اختراعه قبل عدة سنوات وقاموا بإنشاء منظار هليسكوبي - جهاز على أساسه الذي يسمح لك بمراقبة الشمس من خلال عرض صورتها على الحائط. اكتشفوا في هذه الصور تفاصيل يمكن الخلط بينها وبين عيوب الجدار إذا لم تتحرك مع الصورة - بقع صغيرة منقط على سطح الجسم السماوي المركزي المثالي (والإلهي جزئيًا) - الشمس. هكذا دخلوا تاريخ العلم البقع الشمسيةوفي حياتنا هناك مقولة مفادها أنه لا يوجد شيء مثالي في العالم: "وعلى الشمس هناك بقع".

البقع الشمسية هي السمة الرئيسية التي يمكن رؤيتها على سطح نجمنا دون استخدام معدات فلكية معقدة. الأحجام المرئية للبقع هي في حدود دقيقة قوسية واحدة (حجم عملة معدنية من فئة 10 كوبيك من مسافة 30 مترًا)، وهي في حدود الدقة عين الإنسان. ومع ذلك، فإن جهاز بصري بسيط للغاية، مكبرة عدة مرات فقط، يكفي لاكتشاف هذه الأشياء، وهو ما حدث بالفعل في أوروبا في بداية القرن السابع عشر. ومع ذلك، كانت الملاحظات الفردية للبقع تحدث بانتظام قبل ذلك، وغالبًا ما كانت تتم بالعين المجردة، ولكنها ظلت دون أن يلاحظها أحد أو يساء فهمها.

وحاولوا لبعض الوقت تفسير طبيعة البقع دون التأثير على مثالية الشمس، على سبيل المثال، كسحب في الغلاف الجوي الشمسي، ولكن سرعان ما أصبح من الواضح أنها لا ترتبط إلا بشكل متوسط ​​بسطح الشمس. ومع ذلك، ظلت طبيعتها غامضة حتى النصف الأول من القرن العشرين، عندما تم اكتشافها لأول مرة على الشمس. المجالات المغناطيسيةوتبين أن أماكن تمركزها تتطابق مع أماكن تكون البقع.

لماذا تبدو البقع داكنة؟ بادئ ذي بدء، تجدر الإشارة إلى أن ظلامهم ليس مطلقا. إنها بالأحرى تشبه الصورة الظلية المظلمة لشخص يقف على خلفية نافذة مضاءة، أي أنها تظهر فقط على خلفية الضوء المحيط الساطع للغاية. إذا قمت بقياس "سطوع" البقعة، فستجد أنها تبعث ضوءًا أيضًا، ولكن بمستوى 20-40 بالمائة فقط من الضوء الطبيعي للشمس. هذه الحقيقة تكفي أنه بدون أي أبعاد إضافيةتحديد درجة حرارة البقعة، حيث أن تدفق الإشعاع الحراري من الشمس يرتبط بشكل فريد بدرجة حرارتها من خلال قانون ستيفان-بولتزمان (يتناسب تدفق الإشعاع مع درجة حرارة الجسم المشع إلى القوة الرابعة). فإذا وضعنا سطوع سطح الشمس الطبيعي مع درجة حرارة حوالي 6000 درجة مئوية كوحدة، فإن درجة حرارة البقع الشمسية يجب أن تكون حوالي 4000-4500 درجة. بالمعنى الدقيق للكلمة، هذا هو الحال - البقع الشمسية (وتم تأكيد ذلك لاحقًا بطرق أخرى، على سبيل المثال، الدراسات الطيفية للإشعاع) هي ببساطة مناطق من السطح الشمسي ذات درجة حرارة منخفضة.

يتم تفسير العلاقة بين البقع والمجالات المغناطيسية من خلال تأثير المجال المغناطيسي على درجة حرارة الغاز. ويعود هذا التأثير إلى وجود منطقة الحمل الحراري (الغليان) في الشمس والتي تمتد من سطحها إلى عمق حوالي ثلث نصف قطر الشمس. يؤدي غليان البلازما الشمسية بشكل مستمر إلى رفع البلازما الساخنة من أعماقها إلى السطح وبالتالي ارتفاع درجة حرارة السطح. وفي المناطق التي يتم فيها اختراق سطح الشمس بأنابيب مجال مغناطيسي قوي، يتم قمع كفاءة الحمل الحراري حتى يتوقف تماما. نتيجة لذلك، بدون تجديد البلازما الحملية الساخنة، يبرد سطح الشمس إلى درجات حرارة تبلغ حوالي 4000 درجة. أشكال وصمة عار.

في الوقت الحاضر، تتم دراسة البقع الشمسية بشكل رئيسي باعتبارها مراكز المناطق الشمسية النشطة التي تتركز فيها التوهجات الشمسية. والحقيقة هي أن المجال المغناطيسي، الذي «مصدره» البقع الشمسية، يدخل إلى الغلاف الجوي الشمسي احتياطيات إضافية من الطاقة تعتبر «إضافية» للشمس، وهو، مثل أي نظام فيزيائي يسعى إلى تقليل طاقته، يحاول للتخلص منهم. وتسمى هذه الطاقة الإضافية الطاقة الحرة. هناك آليتان رئيسيتان لإطلاق الطاقة الزائدة.

الأول هو عندما تقوم الشمس ببساطة بإلقاء جزء من الغلاف الجوي الذي يثقلها إلى الفضاء بين الكواكب، إلى جانب المجالات المغناطيسية الزائدة والبلازما والتيارات. وتسمى هذه الظواهر بالقذف الكتلي الإكليلي. وتصل أحيانًا الانبعاثات المقابلة، التي تنتشر من الشمس، إلى أحجام هائلة تصل إلى عدة ملايين من الكيلومترات، وهي على وجه الخصوص: سبب رئيسيالعواصف المغناطيسية - إن تأثير مثل هذه الجلطة البلازمية على المجال المغناطيسي للأرض يخرجها من التوازن، ويؤدي إلى تذبذبها، كما يزيد من شدة التيارات الكهربائية المتدفقة في الغلاف المغناطيسي للأرض، وهو جوهر العاصفة المغناطيسية.

الطريقة الثانية هي التوهجات الشمسية. في هذه الحالة، يتم حرق الطاقة المجانية مباشرة في الغلاف الجوي الشمسي، ولكن عواقب ذلك يمكن أن تصل أيضًا إلى الأرض - في شكل تيارات من الإشعاع الصلب والجزيئات المشحونة. ويعد هذا الاصطدام، وهو إشعاع بطبيعته، أحد الأسباب الرئيسية لفشل المركبات الفضائية، وكذلك الشفق القطبي.

ومع ذلك، بعد اكتشاف بقعة شمسية على الشمس، لا ينبغي عليك الاستعداد على الفور للتوهجات الشمسية والعواصف المغناطيسية. هناك موقف شائع إلى حد ما عندما لا يؤدي ظهور البقع على القرص الشمسي، حتى لو كانت كبيرة بشكل قياسي، إلى زيادة طفيفة في مستوى النشاط الشمسي. لماذا يحدث هذا؟ ويرجع ذلك إلى طبيعة إطلاق الطاقة المغناطيسية على الشمس. لا يمكن إطلاق مثل هذه الطاقة من تدفق مغناطيسي واحد، تمامًا كما أن المغناطيس الموجود على الطاولة، بغض النظر عن مدى اهتزازه، لن يخلق أي توهج شمسي. يجب أن يكون هناك خيطان من هذا القبيل على الأقل، ويجب أن يكونا قادرين على التفاعل مع بعضهما البعض.

نظرًا لأن أنبوبًا مغناطيسيًا واحدًا يخترق سطح الشمس في مكانين يخلق نقطتين، فإن جميع مجموعات البقع التي تحتوي على نقطتين أو نقطة واحدة فقط غير قادرة على خلق توهجات. تتكون هذه المجموعات من موضوع واحد، ليس لديه ما يمكن التفاعل معه. يمكن أن يكون مثل هذا الزوج من البقع عملاقًا ويتواجد على القرص الشمسي لعدة أشهر، مما يخيف الأرض بحجمها، لكنه لن يخلق توهجًا واحدًا، أو حتى في حده الأدنى. هذه المجموعات لها تصنيف وتسمى النوع ألفا إذا كان هناك بقعة واحدة، أو بيتا إذا كان هناك اثنان.

البقع الشمسية المعقدة من نوع بيتا جاما دلتا. أعلى - بقعة مرئية، أسفل - المجالات المغناطيسية الموضحة باستخدام أداة HMI الموجودة على متن المرصد الفضائي SDO

إذا وجدت رسالة حول ظهور بقعة شمسية جديدة على الشمس، خذ وقتك وانظر إلى نوع المجموعة. إذا كان ألفا أو بيتا، فلا داعي للقلق - فالشمس لن تنتج أي توهجات أو عواصف مغناطيسية في الأيام القادمة. فئة أكثر صعوبة هي جاما. وهي عبارة عن مجموعات من البقع الشمسية التي يوجد فيها عدة بقع ذات قطبية شمالية وجنوبية. يوجد في مثل هذه المنطقة على الأقل تدفقان مغناطيسيان متفاعلان. وبناء على ذلك فإن مثل هذه المنطقة ستفقد الطاقة المغناطيسية وتغذي النشاط الشمسي. وأخيرا، الطبقة الأخيرة هي بيتا جاما. هذه هي المناطق الأكثر تعقيدا، مع مجال مغناطيسي متشابك للغاية. إذا ظهرت مثل هذه المجموعة في الكتالوج، فلا شك أن الشمس سوف تقوم بتفكيك هذا النظام لعدة أيام على الأقل، حيث تحرق الطاقة على شكل مشاعل، بما في ذلك الكبيرة منها، وتطلق البلازما، حتى يتم تبسيط هذا النظام إلى نظام بسيط. تكوين ألفا أو بيتا.

لكن، وعلى الرغم من الارتباط "المرعب" للبقع مع التوهجات والعواصف المغناطيسية، فلا ينبغي أن ننسى أن هذه واحدة من أبرز الظواهر الفلكية التي يمكن ملاحظتها من سطح الأرض باستخدام أدوات الهواة. وأخيرًا، البقع الشمسية هي كائن جميل جدًا - ما عليك سوى إلقاء نظرة على صورها عالية الدقة. أولئك الذين، حتى بعد ذلك، غير قادرين على نسيان الجوانب السلبية لهذه الظاهرة، يمكن عزاءهم بحقيقة أن عدد البقع على الشمس لا يزال صغيرًا نسبيًا (لا يزيد عن 1 بالمائة من سطح القرص، و في كثير من الأحيان أقل من ذلك بكثير).

هناك عدد من أنواع النجوم، على الأقل الأقزام الحمراء، "تعاني" بدرجة أكبر بكثير - يمكن تغطية ما يصل إلى عشرات بالمائة من مساحتها بالبقع. يمكنك أن تتخيل كيف يبدو السكان الافتراضيون للأنظمة الكوكبية المقابلة، ونبتهج مرة أخرى بالنجم الهادئ نسبيًا الذي نحن محظوظون بما فيه الكفاية للعيش بجواره.

السؤال رقم 114. ماذا تنذر البقع الداكنة على الشمس ولماذا تظهر ولماذا؟ فهل يعني غيابهم بداية وشيكة لعصر جليدي على الكوكب؟

وأعلن العلماء في موقع "الكون" بتاريخ 16 مايو 2017 ظاهرة غير عاديةإلى الشمس على الرابط:

أفاد علماء ناسا أن جميع البقع اختفت من سطح الشمس. ولم يتم العثور على بقعة واحدة لليوم الثالث على التوالي. وهذا يسبب قلقا شديدا بين الخبراء.

وبحسب علماء ناسا، إذا لم يتغير الوضع قريبا، فيجب على سكان الأرض الاستعداد للبرد القارس. اختفاء البقع الشمسية يهدد البشرية ببداية العصر الجليدي. ويرى الخبراء أن التغيرات في مظهر الشمس قد تشير إلى انخفاض كبير في نشاط النجم الوحيد في النظام الشمسي، الأمر الذي سيؤدي في النهاية إلى انخفاض عالمي في درجة الحرارة على كوكب الأرض. وحدثت ظواهر مماثلة في الفترة من 1310 إلى 1370 ومن 1645 إلى 1725، في نفس الوقت الذي تم فيه تسجيل فترات التبريد العالمي أو ما يسمى بالعصور الجليدية الصغيرة.

ووفقا لملاحظات العلماء، تم تسجيل نقاء مذهل للشمس في بداية عام 2017، وظل القرص الشمسي نظيفا لمدة 32 يوما. ظلت الشمس نظيفة تمامًا لنفس الفترة من العام الماضي. ومثل هذه الظواهر تهدد بانخفاض قوة الأشعة فوق البنفسجية، مما يعني تفريغ الطبقات العليا من الغلاف الجوي. سيؤدي ذلك إلى حقيقة أن كل الحطام الفضائي سوف يتراكم في الغلاف الجوي، ولن يحترق كما يحدث دائمًا. ويعتقد بعض العلماء أن الأرض بدأت تتجمد."

هكذا تبدو الشمس من دونها بقع سوداءفي بداية عام 2017

لم تكن هناك بقع شمسية على الشمس في عام 2014 - يوم واحد، في عام 2015 - 0 يوم، لمدة شهرين في بداية عام 2017 - 32 يومًا.

ماذا يعني ذلك؟ لماذا تختفي البقع؟

تشير الشمس الواضحة إلى اقتراب الحد الأدنى من النشاط الشمسي. تشبه دورة البقع الشمسية البندول، حيث تتأرجح ذهابًا وإيابًا لمدة 11-12 عامًا. في الوقت الحالي، يقترب البندول من أرقام البقع الشمسية المنخفضة. ويتوقع الخبراء أن تنتهي الدورة إلى أدنى مستوياتها في 2019-2020. من اللحظة الحاليةوقبل ذلك الوقت سنرى الشمس النقية تمامًا عدة مرات. في البداية، سيتم قياس الدورة الشهرية التي لا تحتوي على بقع بالأيام، وبعد ذلك بالأسابيع والأشهر. العلم ليس لديه حتى الآن تفسير كامل لهذه الظاهرة.

ما هي دورة 11 سنة من النشاط الشمسي؟

دورة الأحد عشر عامًا هي دورة ملحوظة من النشاط الشمسي، تدوم حوالي 11 عامًا. ويتميز بزيادة سريعة إلى حد ما (حوالي 4 سنوات) في عدد البقع الشمسية، ثم انخفاض أبطأ (حوالي 7 سنوات). طول الدورة لا يساوي 11 عامًا بشكل صارم: في القرنين الثامن عشر والعشرين كان طولها من 7 إلى 17 عامًا، وفي القرن العشرين كان حوالي 10.5 عامًا.

ومن المعروف أن مستوى النشاط الشمسي يتغير باستمرار. ترتبط البقع الداكنة ومظهرها وعددها ارتباطًا وثيقًا بهذه الظاهرة ويمكن أن تختلف الدورة الواحدة من 9 إلى 14 عامًا، ويتغير مستوى النشاط باستمرار من قرن إلى قرن. وبالتالي، قد تكون هناك فترات من الهدوء عندما لا تكون هناك أي بقع تقريبًا لأكثر من عام واحد. ولكن يمكن أن يحدث العكس أيضًا عندما يعتبر عددهم غير طبيعي. وهكذا، في أكتوبر 1957 كان هناك 254 بقعة داكنة على الشمس، وهو الحد الأقصى حتى الآن.

والسؤال الأكثر إثارة للاهتمام هو: من أين يأتي النشاط الشمسي وكيف نفسر ميزاته؟

ومن المعروف أن العامل الحاسم في النشاط الشمسي هو المجال المغناطيسي. للإجابة على هذا السؤال، تم بالفعل اتخاذ الخطوات الأولى نحو بناء نظرية علمية يمكنها تفسير جميع السمات المرصودة لنشاط النجم العظيم.

لقد أثبت العلم أيضًا حقيقة أن البقع الداكنة هي التي تؤدي إلى التوهجات الشمسية التي يمكن أن تحدث تأثير قويإلى المجال المغناطيسي للأرض. البقع الداكنة لديها انخفاض درجة الحرارةبالنسبة للغلاف الضوئي للشمس - حوالي 3500 درجة مئوية وتمثل نفس المناطق التي تصل من خلالها المجالات المغناطيسية إلى السطح، وهو ما يسمى النشاط المغناطيسي. إذا كان هناك عدد قليل من المواقع، فإنها تسمى فترة هادئة، وعندما يكون هناك الكثير منها، فسيتم استدعاء هذه الفترة نشطة.

في المتوسط، تصل درجة حرارة الشمس على سطحها إلى 6000 درجة. ج. تستمر البقع الشمسية من يومين إلى عدة أسابيع. لكن مجموعات من البقع يمكن أن تبقى في الغلاف الضوئي لعدة أشهر. يمكن أن تكون أحجام البقع الشمسية، وكذلك عددها في مجموعات، متنوعة للغاية.

البيانات المتعلقة بالنشاط الشمسي الماضي متاحة للدراسة، ولكن من غير المرجح أن تكون أكثر من غيرها مساعد مخلصفي التنبؤ بالمستقبل، لأن طبيعة الشمس لا يمكن التنبؤ بها على الإطلاق.

التأثير على الكوكب. تتفاعل الظواهر المغناطيسية الموجودة على الشمس بشكل وثيق مع حياتنا اليومية. تتعرض الأرض باستمرار لهجوم من إشعاعات مختلفة من الشمس. الكوكب محمي من آثارها المدمرة بواسطة الغلاف المغناطيسي والغلاف الجوي. لكن لسوء الحظ أنهم غير قادرين على مقاومته بشكل كامل. قد يتم تعطيل الأقمار الصناعية، وقد تتعطل الاتصالات اللاسلكية، وقد يتعرض رواد الفضاء لخطر متزايد. يمكن أن تشكل الجرعات المتزايدة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية الصادرة عن الشمس خطورة على الكوكب، خاصة في ظل وجود ثقوب الأوزون في الغلاف الجوي. في فبراير 1956، حدث أقوى توهج على الشمس مع إطلاق سحابة ضخمة من البلازما بهذا الحجم المزيد من الكوكبوبسرعة 1000 كم/ثانية.

بالإضافة إلى ذلك، يؤثر الإشعاع على تغير المناخ وحتى مظهر الشخص. هناك ما يسمى بقع الشمس على الجسم والتي تظهر تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. ولم يتم بعد دراسة هذه المسألة بشكل سليم، وكذلك تأثير البقع الشمسية عليها الحياة اليوميةمن الناس. من العامة. ظاهرة أخرى تعتمد على الاضطرابات المغناطيسية هي الأضواء الشمالية.

أصبحت العواصف المغناطيسية في الغلاف الجوي للكوكب واحدة من أشهر عواقب النشاط الشمسي. وهي تمثل مجالًا مغناطيسيًا خارجيًا آخر حول الأرض، وهو موازٍ للمجال الثابت. حتى أن العلماء المعاصرين يربطون بين زيادة معدل الوفيات وتفاقم الأمراض من نظام القلب والأوعية الدمويةمع ظهور هذا المجال المغناطيسي للغاية.

فيما يلي بعض المعلومات حول معالم الشمس: القطر - 1 مليون. 390 ألف كم، التركيب الكيميائيالهيدروجين (75٪) والهيليوم (25٪)، الكتلة - 2 × 10 أس 27 طن، وهو ما يعادل 99.8٪ من كتلة جميع الكواكب والأجسام الموجودة في النظام الشمسي؛ كل ثانية في التفاعلات النووية الحرارية تحرق الشمس 600 مليون طن الهيدروجين وتحويله إلى هيليوم، وقذف 4 ملايين طن من كتلته إلى الفضاء على شكل إشعاعات كاملة. في حجم الشمس، يمكنك وضع مليون كوكب مثل الأرض وستظل هناك مساحة خالية. المسافة من الأرض إلى الشمس هي 150 مليون كيلومتر. عمره حوالي 5 مليارات سنة.

إجابة:

المادة رقم 46 من هذا القسم من الموقع تنقل معلومات غير معروفة للعلم: “لا يوجد مفاعل نووي حراري في مركز الشمس، بل هناك ثقب أبيض يستقبل ما يصل إلى نصف طاقة الشمس من الثقب الأسودفي وسط المجرة عبر بوابات قنوات الزمكان. التفاعلات النووية الحرارية، التي تنتج حوالي نصف الطاقة التي تنفقها الشمس فقط، تحدث محليًا في الطبقات الخارجية من النيوترينو وقذائف النيوترونات. البقع الداكنة الموجودة على سطح الشمس هي ثقوب سوداء تدخل من خلالها الطاقة من مركز المجرة إلى مركز نجمك.

ترتبط جميع نجوم المجرات التي لديها أنظمة كوكبية تقريبًا بقنوات طاقة مكانية غير مرئية مع ثقوب سوداء ضخمة في مراكز المجرات.

تحتوي هذه الثقوب السوداء المجرية على قنوات طاقة مكانية ذات أنظمة نجمية، وهي أساس الطاقة للمجرات والكون بأكمله. يطعمون النجوم بها أنظمة الكواكبمع طاقتهم المتراكمة التي يتلقونها من المادة التي امتصوها في مركز المجرات. تبلغ كتلة الثقب الأسود الموجود في مركز مجرتنا درب التبانة 4 ملايين كتلة شمسية. يتم إمداد النجوم بالطاقة من الثقب الأسود وفقًا للحسابات المعمول بها لكل نظام نجمي من حيث الفترة والطاقة.

وهذا ضروري حتى يتألق النجم دائمًا بنفس الشدة لملايين السنين دون توهين لإجراء تجارب مستمرة في كل منها. نظام النجوم. يستعيد الثقب الأسود الموجود في مركز المجرة ما يصل إلى 50% من إجمالي الطاقة التي تنفقها الشمس ليصدر ما يصل إلى 4 ملايين طن من كتلتها كل ثانية على شكل إشعاع. تنتج الشمس نفس الكمية من الطاقة من خلال تفاعلاتها النووية الحرارية على السطح.

لذلك، عندما يرتبط النجم بقنوات طاقة الثقب الأسود من مركز المجرة، فإن أ المبلغ المطلوبالثقوب السوداء التي تستقبل الطاقة وتنقلها إلى مركز النجم.

يوجد في مركز الشمس ثقب أسود يستقبل الطاقة من سطحها، ويسمي العلم هذه الثقوب بالثقوب البيضاء. ظهور البقع الداكنة على الشمس - الثقوب السوداء - هي الفترة التي يتصل فيها النجم بالتغذية من قنوات الطاقة الخاصة بالمجرة و ولا يعد ذلك نذيرًا للتبريد العالمي المستقبلي أو العصر الجليدي على الأرض، كما يقترح العلماء.ولكي يحدث التبريد العالمي على الكوكب، يجب أن ينخفض ​​متوسط ​​درجة الحرارة السنوية بمقدار 3 درجات، مما قد يؤدي إلى تساقط الثلوج في شمال أوروبا وروسيا والدول الإسكندنافية. لكن حسب ملاحظات ورصد العلماء على مدى الخمسين عاما الماضية، لم يتغير متوسط ​​\u200b\u200bدرجة الحرارة السنوية على هذا الكوكب.

كما ظل متوسط ​​القيمة السنوية للأشعة فوق البنفسجية الشمسية عند مستوياته الطبيعية. خلال فترة النشاط الشمسي وفي وجود بقع داكنة على الشمس يزداد النشاط المغناطيسي للنجم/ العواصف المغناطيسية/ ضمن القيم القصوى لجميع دورات الـ 11 عامًا الماضية. والحقيقة هي أن الطاقة الصادرة من الثقب الأسود من مركز المجرة، والتي تصل إلى الثقوب السوداء في الشمس، لها مغناطيسية. لذلك، خلال فترة البقع الداكنة، يتم تنشيط المادة الموجودة على سطح الغلاف الضوئي الشمسي بواسطة المجال المغناطيسي لهذه البقع على شكل انبعاثات وأقواس وبروزات، وهو ما يسمى بزيادة النشاط الشمسي.

إن الافتراضات القاتمة للعلماء حول الفترة القادمة من التبريد العالمي على الكوكب لا يمكن الدفاع عنها بسبب نقص المعلومات الموثوقة حول الشمس. التبريد العالمي أو العصور الجليدية الصغيرة في الألفية الثانية الميلادية، والتي تمت الإشارة إليها في بداية المقال، حدثت وفقًا لخطة التجارب المناخية على الأرض من قبل خالقينا ومراقبينا، وليس بسبب إخفاقات عشوائية على شكل فترة طويلة عدم وجود بقع داكنة على الشمس.

المشاهدات 2,341

بقع الشمس

الشمس هي النجم الوحيد من بين جميع النجوم الذي لا نراه كنقطة متلألئة، بل كقرص مضيء. وبفضل هذا، يستطيع علماء الفلك دراسة التفاصيل المختلفة على سطحه.

ما هذا البقع الشمسية؟

البقع الشمسية بعيدة كل البعد عن التكوينات المستقرة. فهي تنشأ وتتطور وتختفي، وتظهر كائنات جديدة لتحل محل تلك التي اختفت. في بعض الأحيان تتشكل بقع عملاقة. وهكذا، في أبريل 1947، لوحظت بقعة معقدة على الشمس: مساحتها تجاوزت مساحة السطح الكرة الأرضية 350 مرة! وكان واضحا بالعين المجردة 1.

بقع الشمس

وقد لوحظت مثل هذه البقع الكبيرة على الشمس منذ العصور القديمة. في مجلة Nikon Chronicle لعام 1365، يمكن للمرء أن يجد ذكرًا لكيفية رؤية أسلافنا في روسيا "بقع داكنة، مثل المسامير" على الشمس من خلال دخان حرائق الغابات.

تظهر البقع الشمسية على الحافة الشرقية (اليسرى) للشمس، وتتحرك على طول قرصها من اليسار إلى اليمين وتختفي خلف الحافة الغربية (اليمنى) لضوء النهار، وتوفر فرصة ممتازة ليس فقط للتحقق من دوران الشمس حول محورها. ، ولكن أيضًا لتحديد فترة هذا الدوران (بتعبير أدق، يتم تحديده بواسطة إزاحة دوبلر للخطوط الطيفية). أظهرت القياسات: فترة دوران الشمس عند خط الاستواء هي 25.38 يومًا (بالنسبة لراصد على أرض متحركة - 27.3 يومًا)، وفي خطوط العرض الوسطى - 27 يومًا، وعند القطبين حوالي 35 يومًا. وبالتالي فإن الشمس تدور بشكل أسرع عند خط الاستواء منها عند القطبين. دوران المنطقةيشير النجم إلى حالته الغازية. يبدو الجزء المركزي من البقعة الكبيرة أسودًا تمامًا في التلسكوب. لكن البقع تظهر مظلمة فقط لأننا نلاحظها على خلفية كرة ضوئية ساطعة. وإذا أمكن فحص البقعة بشكل منفصل، فسنرى أنها تتوهج بقوة أكبر من القوس الكهربائي، حيث تبلغ درجة حرارتها حوالي 4500 كلفن، أي أقل بمقدار 1500 كلفن من درجة حرارة الغلاف الضوئي. ستظهر بقعة شمسية متوسطة الحجم في مواجهة سماء الليل ساطعة مثل القمر عند اكتمال القمر. فقط البقع لا تنبعث منها ضوء أصفر، ولكن ضوء محمر.

عادةً ما يكون اللب المظلم للبقعة الكبيرة محاطًا بظل ناقص رمادي يتكون من ألياف شعاعية خفيفة تقع على خلفية داكنة. هذا الهيكل بأكمله مرئي بوضوح حتى باستخدام تلسكوب صغير.

بقع الشمس

في عام 1774، خلص عالم الفلك الاسكتلندي ألكسندر ويلسون (1714-1786)، الذي كان يراقب البقع على حافة القرص الشمسي، إلى أن البقع الكبيرة كانت عبارة عن منخفضات في الغلاف الضوئي. وأظهرت الحسابات اللاحقة أن "قاع" البقعة يقع تحت مستوى الغلاف الضوئي بمتوسط ​​700 كيلومتر. باختصار، البقع عبارة عن مسارات تحويل عملاقة في الغلاف الضوئي.

حول البقع في أشعة الهيدروجين تكون البنية الدوامة للكروموسفير مرئية بوضوح. ويشير هذا التركيب الدوامي إلى وجود حركات غازية عنيفة حول البقعة. يتم إنشاء نفس النمط من خلال سكب برادة الحديد على قطعة من الورق المقوى إذا تم وضع مغناطيس تحتها. وهذا التشابه دفع عالم الفلك الأمريكي جورج هيل (1868-1938) إلى الشك في أن البقع الشمسية عبارة عن مغناطيسات ضخمة.

عرف هيل أن الخطوط الطيفية تنقسم إذا كان الغاز المنبعث في مجال مغناطيسي (ما يسمى انقسام زيمان).وعندما قارن الفلكي مقدار الانقسام الملحوظ في طيف البقع الشمسية مع نتائج التجارب المعملية معالغاز في مجال مغناطيسي، اكتشف أن المجالات المغناطيسية للبقع أعلى بآلاف المرات من تحريض المجال المغناطيسي للأرض. تبلغ شدة المجال المغناطيسي على سطح الأرض حوالي 0.5 أورستد. وفي البقع الشمسية تكون دائمًا أكثر من 1500 أورستد - وأحيانًا تصل إلى 5000 أورستد!

يعد اكتشاف الطبيعة المغناطيسية للبقع الشمسية أحد أهم الاكتشافات في الفيزياء الفلكية في بداية القرن العشرين. لأول مرة، ثبت أنه ليس فقط أرضنا، ولكن أيضا الأجرام السماوية الأخرى لها خصائص مغناطيسية. وقد برزت الشمس في هذا الصدد. فقط كوكبنا لديه مجال مغناطيسي ثنائي القطب ثابت مع قطبين، والمجال المغناطيسي للشمس له بنية معقدة، والأكثر من ذلك، أنه "ينقلب"، أي أنه يغير علامته، أو قطبيته. وعلى الرغم من أن البقع الشمسية عبارة عن مغناطيسات قوية جدًا، إلا أن إجمالي المجال المغناطيسي للشمس نادرًا ما يتجاوز 1 أورستد، وهو ما يعادل عدة أضعاف متوسط ​​المجال المغناطيسي للأرض.

مجال مغناطيسي قوي في مجموعة البقع الشمسية ثنائية القطب

إن المجال المغناطيسي القوي للبقع الشمسية هو بالتحديد السبب وراء انخفاض درجة حرارتها. بعد كل شيء، يخلق الحقل طبقة عازلة تحت البقع الشمسية، وذلك بفضل هذا، يبطئ بشكل حاد عملية الحمل الحراري - يقلل من تدفق الطاقة من أعماق النجم.

تفضل البقع الكبيرة الظهور في أزواج. يقع كل زوج من هذا القبيل بالتوازي تقريبًا مع خط الاستواء الشمسي. عادة ما تتحرك البقعة الرائدة أو الرأس بشكل أسرع قليلاً من النقطة الخلفية (الذيل). ولذلك، خلال الأيام القليلة الأولى تتحرك البقع بعيدا عن بعضها البعض. وفي الوقت نفسه، يزداد حجم البقع.

في كثير من الأحيان تظهر "سلسلة" من البقع الصغيرة بين النقطتين الرئيسيتين. بمجرد حدوث ذلك، قد تتعرض بقعة الذيل للتفكك السريع وتختفي. تبقى البقعة الرائدة فقط، والتي تتناقص بشكل أبطأ وتعيش في المتوسط ​​4 مرات أطول من رفيقتها. تتميز كل مجموعة كبيرة من البقع الشمسية تقريبًا بعملية تطور مماثلة. تستمر معظم البقع لبضعة أيام فقط (حتى بضع ساعات!)، بينما تستمر مناطق أخرى لعدة أشهر.

ويمكن رؤية البقع التي يصل قطرها إلى 40-50 ألف كيلومتر من خلال مرشح (زجاج كثيف الدخان) بالعين المجردة.

ما هي التوهجات الشمسية؟

في الأول من سبتمبر عام 1859، رأى اثنان من علماء الفلك الإنجليز - ريتشارد كارينجتون وإس هودجسون، وهما يراقبان الشمس بشكل مستقل في الضوء الأبيض، شيئًا مثل وميض البرق فجأة بين مجموعة واحدة من البقع الشمسية. كانت هذه أول ملاحظة لظاهرة جديدة غير معروفة على الشمس؛ وقد أطلق عليه فيما بعد اسم التوهج الشمسي.

ما هو التوهج الشمسي؟ باختصار، هذا انفجار قوي على الشمس، ونتيجة لذلك يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة المتراكمة في حجم محدود من الغلاف الجوي الشمسي بسرعة.

في أغلب الأحيان، تحدث التوهجات في مناطق محايدة تقع بين بقع كبيرة ذات قطبية متقابلة. عادةً ما يبدأ تطور التوهج بزيادة مفاجئة في سطوع منطقة التوهج - وهي منطقة ذات غلاف ضوئي أكثر سطوعًا وبالتالي أكثر سخونة. ثم يحدث انفجار كارثي يتم خلاله تسخين البلازما الشمسية إلى 40-100 مليون كلفن. ويتجلى ذلك في زيادة متعددة في إشعاع الشمس قصير الموجة (الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية) وكذلك في زيادة في "صوت الراديو" في ضوء النهار وفي انبعاث الجسيمات الشمسية المتسارعة (الجسيمات). بل إن بعض أقوى التوهجات تولد أشعة كونية شمسية تصل سرعة بروتوناتها إلى نصف سرعة الضوء. هذه الجسيمات لها طاقة مميتة. إنهم قادرون على الاختراق دون عوائق تقريبًا سفينة فضائيةوتدمير خلايا الكائن الحي. لذلك، يمكن أن تشكل الأشعة الكونية الشمسية خطرًا جسيمًا على الطاقم الذي يتعرض لميض مفاجئ أثناء الرحلة.

وهكذا فإن التوهجات الشمسية تصدر إشعاعات على شكل موجات كهرومغناطيسية وعلى شكل جزيئات من المادة. يحدث تضخيم الإشعاع الكهرومغناطيسي في نطاق واسع من الأطوال الموجية - من الأشعة السينية الصلبة وأشعة جاما إلى موجات الراديو التي يبلغ طولها كيلومترًا. في هذه الحالة، يظل التدفق الإجمالي للإشعاع المرئي ثابتًا دائمًا في حدود جزء من النسبة المئوية. تحدث التوهجات الضعيفة على الشمس دائمًا تقريبًا، وتحدث التوهجات الكبيرة مرة كل بضعة أشهر. ولكن خلال سنوات النشاط الشمسي الأقصى، تحدث التوهجات الشمسية الكبيرة عدة مرات في الشهر. عادةً ما يستمر الوميض الصغير من 5 إلى 10 دقائق؛ الأقوى - عدة ساعات. خلال هذا الوقت، يتم إطلاق سحابة من البلازما يصل وزنها إلى 10 مليار طن إلى الفضاء القريب من الشمس ويتم إطلاق طاقة تعادل انفجار عشرات أو حتى مئات الملايين من القنابل الهيدروجينية! ومع ذلك، فإن قوة حتى أكبر التوهجات لا تتجاوز مائة بالمائة من قوة الإشعاع الكلي للشمس. لذلك، أثناء التوهج، لا توجد زيادة ملحوظة في سطوع ضوء النهار.

أثناء تحليق أول طاقم على متن المحطة المدارية الأمريكية سكاي لاب (مايو-يونيو 1973)، أمكن تصوير وميض في ضوء بخار الحديد عند درجة حرارة 17 مليون كلفن، والتي ينبغي أن تكون أكثر سخونة مما كانت عليه في مركز الأرض. مفاعل نووي حراري شمسي. وفي السنوات الأخيرة، تم تسجيل نبضات من إشعاع غاما من عدة توهجات.

ربما تدين مثل هذه الدوافع بأصلها إبادةأزواج الإلكترون والبوزيترون. البوزيترون، كما هو معروف، هو الجسيم المضاد للإلكترون. وله نفس كتلة الإلكترون، لكنه يتمتع بشحنة كهربائية معاكسة. عندما يصطدم الإلكترون والبوزيترون، كما يمكن أن يحدث في التوهجات الشمسية، يتم تدميرهما على الفور، ويتحولان إلى فوتونين من أشعة جاما.

مثل أي جسم ساخن، تبعث الشمس موجات الراديو بشكل مستمر. الحرارية الانبعاث الراديوي من الشمس الهادئة،عندما لا تكون هناك بقع أو ومضات، فإنها تأتي باستمرار من الكروموسفير عند موجات ملليمتر وسنتيمتر، ومن الإكليل عند موجات مترية. ولكن بمجرد ظهور بقع كبيرة، أو حدوث توهج، تنشأ موجات راديو قوية على خلفية البث الراديوي الهادئ. انفجارات الراديو...وبعد ذلك يزداد انبعاث راديو الشمس فجأة بآلاف، أو حتى ملايين المرات!

إن العمليات الفيزيائية التي تؤدي إلى التوهجات الشمسية معقدة للغاية ولا تزال غير مفهومة جيدًا. ومع ذلك، فإن حقيقة ظهور التوهجات الشمسية بشكل حصري تقريبًا في مجموعات كبيرة من البقع الشمسية تشير إلى أن التوهجات الشمسية مرتبطة بالمجالات المغناطيسية القوية في الشمس. ومن الواضح أن التوهج ليس أكثر من انفجار هائل ناتج عن الضغط المفاجئ للبلازما الشمسية تحت ضغط مجال مغناطيسي قوي. إن طاقة المجالات المغناطيسية، التي يتم إطلاقها بطريقة ما، هي التي تؤدي إلى التوهج الشمسي.

غالبًا ما يصل الإشعاع الناتج عن التوهجات الشمسية إلى كوكبنا، مما يكون له تأثير قوي على الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض (الأيونوسفير). كما أنها تؤدي إلى ظهور العواصف المغناطيسية والشفق القطبي، ولكن المزيد عن ذلك في المستقبل.

إيقاعات الشمس

في عام 1826، بدأ عالم الفلك الألماني الهاوي، الصيدلي هاينريش شوابي (1789-1875) من ديساو، عمليات رصد منهجية ورسومات تخطيطية للبقع الشمسية. لا، لم يكن ينوي دراسة الشمس على الإطلاق - لقد كان مهتمًا بشيء مختلف تمامًا. وكان يُعتقد في ذلك الوقت أن كوكبًا مجهولًا يتحرك بين الشمس وعطارد. وبما أنه كان من المستحيل رؤيته بالقرب من النجم الساطع، قرر شوابي مراقبة كل ما كان مرئيا على قرص الشمس. بعد كل شيء، إذا كان هذا الكوكب موجودا حقا، فسوف يمر بالتأكيد عبر قرص الشمس في شكل دائرة سوداء صغيرة أو نقطة. وبعد ذلك سيتم "القبض عليها" أخيرًا!

ومع ذلك، فإن شوابي، على حد تعبيره، "ذهب للبحث عن حمير والده ووجد المملكة". في عام 1851، نُشرت نتائج ملاحظات شوابي في كتاب "الكون" للكاتب ألكسندر هومبولت (1769-1859)، والتي استنتجت منها أن عدد البقع الشمسية يزداد وينخفض ​​بشكل منتظم على مدى 10 سنوات. هذه الدورية في التغير في عدد البقع الشمسية، سميت فيما بعد دورة 11 سنة من النشاط الشمسياكتشفه هاينريش شوابي عام 1843. وأكدت الملاحظات اللاحقة هذا الاكتشاف، وأوضح عالم الفلك السويسري رودولف وولف (1816-1893) أن الحد الأقصى في عدد البقع الشمسية يتكرر في المتوسط ​​كل 11.1 سنة.

لذلك فإن عدد البقع يختلف من يوم لآخر ومن سنة إلى أخرى. للحكم على درجة النشاط الشمسي بناءً على عدد البقع الشمسية، قدم وولف في عام 1848 مفهوم العدد النسبي للبقع الشمسية، أو ما يسمى أرقام الذئب.إذا أشرنا بـ g عدد مجموعات البقع، وبواسطة f العدد الإجمالي للبقع، فسيتم التعبير عن رقم الذئب - W - بالصيغة:

هذا الرقم، الذي يحدد مقياس نشاط البقع الشمسية للشمس، يأخذ في الاعتبار عدد مجموعات البقع الشمسية وعدد البقع الشمسية نفسها التي تمت ملاحظتها في يوم معين. علاوة على ذلك، فإن كل مجموعة تساوي عشر وحدات، وكل بقعة تؤخذ كوحدة. النتيجة الإجمالية لهذا اليوم - رقم وولف النسبي - هي مجموع هذه الأرقام. لنفترض أننا رصدنا 23 بقعة على الشمس، تشكل ثلاث مجموعات. إذن رقم الذئب في مثالنا سيكون: W = 10 3 + 23 = 53. خلال فترات الحد الأدنى من النشاط الشمسي، عندما لا تكون هناك بقعة واحدة على الشمس، يتحول إلى الصفر. إذا كان هناك بقعة واحدة فقط على الشمس، فإن رقم الذئب سيكون مساوياً لـ 11، وفي أيام النشاط الشمسي الأقصى يكون في بعض الأحيان أكثر من 200.

ويظهر منحنى المتوسط ​​الشهري للبقع الشمسية بوضوح طبيعة التغيرات في النشاط الشمسي. هذه البيانات متاحة من عام 1749 حتى الوقت الحاضر. وبحساب المتوسط ​​على مدار 200 عام، تم تحديد فترة تغير البقع الشمسية بـ 11.2 عامًا. صحيح، على مدار الستين عامًا الماضية، تسارع نشاط البقع الشمسية في ضوء النهار إلى حد ما وانخفضت هذه الفترة إلى 10.5 سنة. بالإضافة إلى ذلك، تختلف مدتها بشكل ملحوظ من دورة إلى أخرى. لذلك، لا ينبغي لنا أن نتحدث عن دورية النشاط الشمسي، بل عن الدورية. تعد دورة الأحد عشر عامًا أهم سمة لشمسنا.

ومع اكتشافه للمجال المغناطيسي للبقع الشمسية عام 1908، اكتشف جورج هيل أيضًا قانون تناوب قطبيتهم.لقد قلنا بالفعل أنه يوجد في المجموعة المتقدمة نقطتان كبيرتان - مغناطيسين كبيران. لديهم قطبية معاكسة. كما أن تسلسل الأقطاب في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي للشمس يكون دائمًا معاكسًا. إذا كانت البقع الشمسية (الرأسية) في نصف الكرة الشمالي، على سبيل المثال، لها قطبية شمالية، والبقعة الشمسية (الذيل) لها قطبية جنوبية، فإن الصورة في نصف الكرة الجنوبي من ضوء النهار ستكون عكس ذلك: البقعة الشمسية الرائدة لها قطبية جنوبية. قطبية، والبقع الشمسية الخلفية لها قطبية شمالية. لكن الشيء الأكثر بروزًا هو أنه في الدورة الـ 11 التالية، تتغير أقطاب جميع البقع في المجموعات في نصفي الكرة الأرضية للشمس إلى العكس، ومع بداية دورة جديدة تعود إلى حالتها الأصلية. هكذا، الدورة المغناطيسية الشمسيةيبلغ من العمر 22 عامًا تقريبًا. لذلك، يعتبر العديد من علماء الفلك الشمسي أن الدورة الرئيسية للنشاط الشمسي التي تستمر 22 عامًا، مرتبطة بتغير قطبية المجال المغناطيسي في البقع الشمسية.

لقد ثبت منذ فترة طويلة أنه مع تغير عدد البقع على الشمس، تتغير مناطق مواقع التوهجات الشمسية وقوة التوهجات الشمسية. هذه وغيرها من الظواهر التي تحدث الخامسالغلاف الجوي للشمس، ويسمى الآن عادة النشاط الشمسي.العنصر الأكثر سهولة للمراقبة هو مجموعات كبيرةالبقع الشمسية.

حان الوقت الآن للإجابة على السؤال الأكثر إثارة للاهتمام: "من أين يأتي النشاط الشمسي وكيف يمكن تفسير خصائصه؟"

وبما أن العامل المحدد في النشاط الشمسي هو المجال المغناطيسي، فإن ظهور وتطور مجموعة من البقع الشمسية ثنائية القطب - وهي منطقة نشطة في الشمس - يمكن أن يمثل نتيجة الصعود التدريجي إلى الغلاف الجوي الشمسي لحبل مغناطيسي ضخم أو الأنبوب الذي يخرج من مكان ما ويشكل قوسًا ويدخل في مكان آخر. عند النقطة التي يغادر فيها الأنبوب الغلاف الضوئي، تظهر بقعة ذات قطبية واحدة من المجال المغناطيسي، وحيث يعود إلى الغلاف الضوئي - بقطبية معاكسة. وبعد مرور بعض الوقت، ينهار هذا الأنبوب المغناطيسي، وتغوص بقايا الحبل المغناطيسي مرة أخرى تحت الغلاف الضوئي وتختفي المنطقة النشطة من الشمس. في هذه الحالة، يدخل جزء من خطوط المجال المغناطيسي إلى الغلاف الشمسي والهالة الشمسية. هنا يأمر المجال المغناطيسي بالبلازما المتحركة، ونتيجة لذلك تتحرك المادة الشمسية على طول خطوط المجال المغناطيسي. وهذا يعطي التاج مظهرًا مشعًا. حقيقة أن المناطق النشطة في الشمس يتم تحديدها بواسطة أنابيب التدفق المغناطيسي لم تعد موضع شك بين العلماء. تفسر التأثيرات الديناميكية المغناطيسية أيضًا التغير في قطبية المجال في مجموعات البقع الشمسية ثنائية القطب. لكن هذه ليست سوى الخطوات الأولى نحو بناء نظرية علمية يمكنها شرح جميع السمات الملحوظة لنشاط النجم العظيم.

متوسط ​​أعداد الذئاب السنوية من عام 1947 إلى عام 2001

الغلاف الضوئي للشمس

شرح ظهور المناطق المغناطيسية ثنائية القطب على الشمس. يرتفع أنبوب مغناطيسي ضخم من منطقة الحمل الحراري إلى الغلاف الجوي الشمسي

لذلك يحدث ذلك في الشمس النضال الأبديبين قوى ضغط الغاز الساخن والجاذبية الهائلة. والمجالات المغناطيسية المتشابكة تقف في طريق الإشعاع. تظهر البقع وتنهار في شبكاتها. تطير البلازما ذات درجة الحرارة العالية للأعلى أو تنزلق للأسفل من الهالة على طول خطوط القوة المغناطيسية. في أي مكان آخر يمكنك العثور على شيء مثل هذا؟! فقط على النجوم الأخرى، لكنها بعيدة عنا بشكل رهيب! وفقط على الشمس يمكننا أن نلاحظ هذا الصراع الأبدي لقوى الطبيعة المستمر منذ 5 مليارات سنة. ولن تنتصر فيها إلا الجاذبية!

"صدى" التوهجات الشمسية

في 23 فبراير 1956، احتفلت محطات خدمة الشمس بهذا اليوم ضوء النهارأقوى فلاش . في انفجار بقوة غير مسبوقة، تم إلقاء سحب عملاقة من البلازما الساخنة في الفضاء المحيط بالشمس - كل منها أكبر بعدة مرات. أكثر من الأرض! وبسرعة تزيد عن 1000 كيلومتر في الثانية اندفعوا نحو كوكبنا. وسرعان ما وصلت إلينا الأصداء الأولى لهذه الكارثة عبر الهاوية الكونية. بعد حوالي 8.5 دقيقة من بدء التوهج، وصل تدفق متزايد جدًا من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض - الأيونوسفير، مما أدى إلى تكثيف تسخينه وتأينه. أدى ذلك إلى تدهور حاد وحتى توقف مؤقت للاتصالات الراديوية على الموجات القصيرة، لأنه بدلاً من أن تنعكس من الغلاف الأيوني، كما هو الحال من الشاشة، بدأ يتم امتصاصها بشكل مكثف...

تغير في القطبية المغناطيسية للبقع الشمسية

في بعض الأحيان، مع التوهجات القوية جدًا، يستمر التداخل الراديوي لعدة أيام متتالية حتى يعود النجم المضطرب إلى طبيعته. يمكن تتبع الاعتماد هنا بشكل واضح بحيث يمكن الحكم على مستوى النشاط الشمسي من خلال تكرار هذا التداخل. لكن الاضطرابات الرئيسية التي يسببها نشاط توهج النجم على الأرض لا تزال أمامنا.

بعد الإشعاع قصير الموجة (الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية)، يصل إلى كوكبنا تيار من الأشعة الكونية الشمسية عالية الطاقة. صحيح أن القشرة المغناطيسية للأرض تحمينا بشكل موثوق من هذه الأشعة القاتلة. لكن بالنسبة لرواد الفضاء الذين يعملون في الفضاء الخارجي، فإنهم يشكلون خطرا جسيما للغاية: فالتعرض للإشعاع يمكن أن يتجاوز الجرعة المسموح بها بسهولة. ولهذا السبب يشارك حوالي 40 مرصدًا حول العالم باستمرار في خدمة Sun Patrol - حيث يقومون بمراقبة مستمرة لنشاط التوهج في ضوء النهار.

يمكن توقع المزيد من التطور للظواهر الجيوفيزيائية على الأرض بعد يوم أو يومين من اندلاع المرض. هذا هو بالضبط الوقت - 30-50 ساعة - اللازم لوصول سحب البلازما إلى "أحياء" الأرض. بعد كل شيء، يشبه التوهج الشمسي مدفعًا كونيًا يطلق جسيمات - جزيئات المادة الشمسية: الإلكترونات والبروتونات (نوى ذرات الهيدروجين) وجسيمات ألفا (نوى ذرات الهيليوم) إلى الفضاء بين الكواكب. كتلة الجسيمات التي ثارت بفعل الشعلة في فبراير 1956 بلغت مليارات الأطنان!

وبمجرد اصطدام غيوم الجزيئات الشمسية بالأرض، بدأت إبر البوصلة في الاجتياح، وتزينت سماء الليل فوق الكوكب بومضات الشفق القطبي متعددة الألوان. وقد زادت النوبات القلبية بشكل حاد بين المرضى، كما زاد عدد حوادث الطرق.

أنواع تأثيرات التوهج الشمسي على الأرض

ماذا عن العواصف المغناطيسية والشفق القطبي... تحت ضغط السحب الجسيمية العملاقة، اهتزت الكرة الأرضية بأكملها: حدثت زلازل في العديد من المناطق الزلزالية 2 . وكما لو كان الأمر فوق ذلك كله، تغير طول اليوم فجأة بما يصل إلى 10... ميكروثانية!

أظهرت أبحاث الفضاء أن الكرة الأرضية محاطة بغلاف مغناطيسي، أي قذيفة مغناطيسية؛ داخل الغلاف المغناطيسي، تتغلب قوة المجال المغناطيسي للأرض على قوة المجال بين الكواكب. ولكي يكون للتوهج تأثير على الغلاف المغناطيسي للأرض والأرض نفسها، يجب أن يحدث في وقت تقع فيه المنطقة النشطة في الشمس بالقرب من مركز القرص الشمسي، أي موجهة نحو كوكبنا. وإلا فإن جميع إشعاعات التوهج (الكهرومغناطيسية والجسيمية) سوف تمر.

تتمتع البلازما التي تندفع من سطح الشمس إلى الفضاء الخارجي بكثافة معينة وقادرة على ممارسة الضغط على أي عوائق تعترض طريقها. مثل هذه العقبة الكبيرة هي المجال المغناطيسي للأرض - غلافها المغناطيسي. إنه يقاوم تدفق المادة الشمسية. وتأتي لحظة يكون فيها الضغطان متوازنين في هذه المواجهة. ثم يتم إنشاء حدود الغلاف المغناطيسي للأرض، المضغوطة بتدفق البلازما الشمسية من الجانب النهاري، على مسافة حوالي 10 نصف قطر أرضي من سطح كوكبنا، وتبدأ البلازما، غير القادرة على التحرك بشكل مستقيم، في التدفق حولها الغلاف المغناطيسي. وفي هذه الحالة تمتد جزيئات المادة الشمسية خطوط مجالها المغناطيسي، وعلى الجانب الليلي من الأرض (في الاتجاه المعاكس للشمس) يتشكل درب طويل (ذيل) بالقرب من الغلاف المغناطيسي، يمتد إلى ما وراء مدار الشمس. قمر. تجد الأرض بقشرتها المغناطيسية نفسها داخل هذا التدفق الجسيمي. وإذا كان من الممكن مقارنة الرياح الشمسية العادية، التي تتدفق باستمرار حول الغلاف المغناطيسي، بنسيم خفيف، فإن التدفق السريع للجسيمات الناتجة عن التوهج الشمسي القوي يشبه إعصارًا رهيبًا. عندما يضرب مثل هذا الإعصار القشرة المغناطيسية للكرة الأرضية، فإنه ينكمش بقوة أكبر على الجانب تحت الشمس ويؤثر على الأرض العاصفة المغناطيسية.

وبالتالي فإن النشاط الشمسي يؤثر على المغناطيسية الأرضية. ومع اشتدادها، يزداد تواتر وشدة العواصف المغناطيسية. لكن هذا الاتصال معقد للغاية ويتكون من سلسلة كاملة من التفاعلات الجسدية. الرابط الرئيسي في هذه العملية هو التدفق المعزز للجسيمات الذي يحدث أثناء التوهجات الشمسية.

تنطلق بعض الجسيمات النشطة الموجودة في خطوط العرض القطبية من مصيدة مغناطيسية إلى الغلاف الجوي للأرض. وبعد ذلك، على ارتفاعات من 100 إلى 1000 كيلومتر، تصطدم البروتونات والإلكترونات السريعة بجزيئات الهواء، وتثيرها وتجعلها تتوهج. ونتيجة لذلك، هناك الشفق القطبية.

تعتبر "الإحياء" الدوري للنجم العظيم ظاهرة طبيعية. على سبيل المثال، بعد التوهج الشمسي الهائل الذي لوحظ في 6 مارس 1989، أثارت التدفقات الجسيمية حرفيًا كامل الغلاف المغناطيسي لكوكبنا. ونتيجة لذلك، اندلعت عاصفة مغناطيسية قوية على الأرض. ورافقه شفق ذو نطاق مذهل وصل إلى المنطقة الاستوائية في منطقة شبه جزيرة كاليفورنيا! بعد ثلاثة أيام، حدث اندلاع قوي جديد، وفي ليلة 13-14 مارس، أعجب سكان الساحل الجنوبي لشبه جزيرة القرم أيضًا بالومضات الساحرة المنتشرة في السماء المرصعة بالنجوم فوق أسنان آي بيتري الصخرية. لقد كان مشهدا فريدا، مثل وهج النار التي اجتاحت نصف السماء على الفور.

جميع التأثيرات الجيوفيزيائية المذكورة هنا - العواصف الأيونوسفيرية والمغناطيسية والشفق القطبي - هي جزء لا يتجزأ من المشكلة العلمية الأكثر تعقيدًا والتي تسمى مشكلة "الشمس والأرض".ومع ذلك، فإن تأثير النشاط الشمسي على الأرض لا يقتصر على هذا. يتجلى "نفس" ضوء النهار باستمرار في التغيرات في الطقس والمناخ.

المناخ ليس أكثر من نمط مناخي طويل الأمد في منطقة معينة، ويتحدد حسب موقعها الجغرافي على الكرة الأرضية وطبيعة العمليات الجوية.

تمكن علماء لينينغراد من معهد أبحاث القطب الشمالي والقطب الجنوبي من الكشف عن أنه خلال سنوات الحد الأدنى من النشاط الشمسي، يسود دوران الهواء العرضي. وفي هذه الحالة يصبح الطقس في نصف الكرة الشمالي هادئاً نسبياً. خلال السنوات القصوى، على العكس من ذلك، تشتد الدورة الزوالية، أي أن هناك تبادل مكثف للكتل الهوائية بين المناطق الاستوائية والقطبية. لقد أصبح الطقس غير مستقر، ولوحظت انحرافات كبيرة عن المعايير المناخية طويلة المدى.

أوروبا الغربية: الجزر البريطانية في منطقة الإعصار القوي. صورة من الفضاء

1يجب على الجميع أن يتذكروا أنه لا ينبغي أبدًا النظر إلى الشمس دون حماية عينيك باستخدام مرشحات داكنة. يمكنك أن تفقد بصرك على الفور

2درس زميل باحث في فرع مورمانسك للجمعية الفلكية والجيوديسية الروسية (رئيسها) فيكتور إيفجينيفيتش تروشينكوف تأثير النشاط الشمسي على تكتونيات الكرة الأرضية. وأظهرت إعادة تحليله للنشاط الزلزالي لكوكبنا لمدة 230 عاما (1750-1980) على المستوى العالمي وجود علاقة خطية بين الزلازل الأرضية (الزلازل) والعواصف الشمسية.