على عكس القمر، تدور الشمس باستمرار من منظورنا، لكننا لا نرى سوى نصفها في أي وقت. نظرًا لأن إكمال الدورة الكاملة يستغرق 27 يومًا، فإن ذلك يترك متسعًا من الوقت لحدوث تغييرات في الجانب الذي لا يمكننا رؤيته والذي يمكن أن يؤثر بشكل مباشر على الطقس الفضائي للأرض بعد بضعة أسابيع. الآن قام فريق من الفيزيائيين بقيادة بيبوتي كومار جها من معهد الأبحاث الجنوبي الغربي بنشر ورقة بحثية في سلسلة ملحق مجلة الفيزياء الفلكية التي تستخدم الاحتمالية لرسم خريطة لما يمكن أن يحدث على الجانب البعيد من الشمس، حتى لو لم نتمكن من رؤيته مباشرة.
في الماضي، عانى المتنبئون بالطقس الفضائي من هذه النقطة العمياء الكونية الحرجة. يمكن أن تؤدي عمليات الانبعاث الجماعي الإكليلي، وهي واحدة من أخطر أشكال الطقس الفضائي، إلى تشويش الأقمار الصناعية أو زيادة التحميل على شبكات الطاقة الأرضية. ويمكن أن تتشكل الظروف الخاصة بهم على الجانب المواجه للشمس بعيدًا عنا بحيث لا ننتبه إليهم إلا عندما يدورون في زاوية الشمس نفسها.
بالتأكيد، كان لدينا محاكاة حاسوبية لما يمكن أن يحدث حول ظهر الشمس، لكنها كانت في الأساس مجرد تخمينات. لذلك تحول المؤلفون إلى تقنية، على الرغم من أنها كانت موجودة منذ بضعة عقود، إلا أنها لا تزال مجالًا بحثيًا متطورًا. يشبه علم الزلازل الشمسية علم الزلازل التقليدي على الأرض، حيث يستخدم الجيولوجيون الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل لرسم خريطة للأجزاء الداخلية من الأرض التي لا يمكننا رؤيتها من الخارج.
أخذ علماء الفيزياء الشمسية نفس المفهوم العام وقاموا بتعديله لاستخدامه على الشمس. قد يبدو من المستحيل “الرؤية” من خلال كرة عملاقة من البلازما المحترقة، ولكن هذا ممكن مع الموجات الصوتية عالية الطاقة. إن الحركات المتماوجة التي تزود منطقة الحمل الحراري للشمس نفسها بالطاقة تخلق أيضًا موجات صوتية ترتد داخل الشمس نفسها وتنعكس على سطحها. والأهم من ذلك، إذا مرت تلك الموجات الصوتية عبر منطقة نشطة، فإن المجالات المغناطيسية المركزة هناك ستغير وقت سفرها قليلاً.
على الرغم من أن هذا لا يبدو كثيرًا، إلا أن أدوات مثل جهاز التصوير الهليوسيزمي والتصوير المغناطيسي الموجود على متن مرصد ديناميكيات الطاقة الشمسية التابع لناسا ومجموعة شبكة التذبذب العالمية الأرضية قادرة على قياس هذه التموجات الطفيفة على الجانب القريب من الشمس، واستخدام بعض الرياضيات الرائعة لمعرفة مكان تجمع العقد المغناطيسية التي تمثل البقع الشمسية على الجانب البعيد. وكانت المشكلة الموثوقية.
يتحدث فريزر عن حدث كارينغتون – أقوى عاصفة شمسية موجهة نحو الأرض على الإطلاق.
كانت إشارات هذه الموجات الصوتية صاخبة للغاية، مما أدى إلى إنشاء مناطق نشطة “شبحية” يمكن أن تلوث التنبؤات الشمسية ببقع شمسية مزيفة – مما يجعل علماء الفيزياء الشمسية يبدون وكأنهم يصرخون “الذئب” في كل مرة يرون فيها بقعة شمسية محتملة على الجانب البعيد من البيانات. لكن الحل لا يكمن في تجاهل البيانات الفوضوية فحسب، بل نترك أنفسنا معرضين لخطر ظهور بقع شمسية خطيرة وتحذيرات أقل حول كيفية التعامل معها.
ولحل مشكلة الضوضاء، لجأ جها وزملاؤه إلى البيانات التاريخية من مهمة تسمى STEREO. وشمل ذلك مركبتين فضائيتين تابعتين لوكالة ناسا تم وضعهما حول الجانب البعيد من الشمس، ولكن لا يزالان ضمن خطوط الاتصال المباشرة بالأرض. بين عامي 2010 و2014، جمعت المهمة صورًا متطرفة للأشعة فوق البنفسجية لما كان يحدث على الجانب البعيد – وهو النوع الدقيق من البيانات اللازمة لبناء نموذج التحقق من صحة الشكل الذي سيبدو عليه الجانب البعيد – على افتراض أن لدينا بيانات صوتية كانت متزامنة مع تلك الملاحظات.
لحسن الحظ، كان SDO يعمل في نفس الوقت، لذلك تمكن الباحثون من ربط الصور فوق البنفسجية من STEREO مع القراءات المغناطيسية من SDO، لكنه لم يكن ارتباطًا مباشرًا – كان على المؤلفين قياس الإشارة إلى وحدات مغناطيسية مناسبة. وبمجرد قيامهم بذلك، تمكنوا من توصيل بياناتهم المعايرة في نموذج يسمى نموذج Advective Flux Transport، والذي يحاكي بدقة تدفقات البلازما والمجالات المغناطيسية التي تعتبر بالغة الأهمية في نماذج الفيزياء الشمسية.
https://music.youtube.com/podcast/R8_XwBxWsn0 يناقش فريزر مدى خطورة العاصفة الشمسية على قاعدة القمر.
ما وجدوه كان تناقضًا صارخًا بين النماذج العادية والواقع الذي تمثله البيانات الواردة من ستيريو. تعمل طريقتهم المحدثة على تحديث مواقع البقع الشمسية بسلاسة حتى عندما تكون مخفية على الجانب الآخر من الشمس، وهو ما كان أكثر دقة من “القفزات” المتعرجة التي تنسبها النماذج الأخرى إلى نفس البقع الشمسية. أيضًا، عندما قاموا بتصغير حجم النجم بأكمله، أدركوا أن النماذج التقليدية كانت تقلل من إجمالي التدفق المغناطيسي غير الموقع بنسبة 10-20٪ من إجمالي ميزانية التدفق المغناطيسي للشمس. وهذا استخفاف كبير، خاصة بالنسبة لشيء بالغ الأهمية لنجاح تشغيل صناعة بأكملها مثل الطقس الفضائي.
هذه مجرد خطوة أخرى في عملية الفهم الحقيقي لجارنا الشمسي. يعد تحويل الموجات الصوتية إلى خرائط مغناطيسية مؤكدة للجانب البعيد من نجمنا خطوة ممتازة نحو التوصل إلى نموذج متكامل تمامًا لكيفية تشكل البقع الشمسية، لكننا مازلنا بعيدين عن نظام إنذار مبكر يعمل بكامل طاقته لهذه الأحداث التي يحتمل أن تكون خطيرة. نأمل أن نكتشف ذلك دون الاضطرار إلى تجربة نداء الاستيقاظ قبل بضعة أيام فقط من تعرضنا للإشعاع الشمسي.
يتعلم أكثر:
SwRI – يقوم الفريق بقيادة SwRI بتطوير نموذج محسن لرسم خرائط الشمس
BK Jha et al – إطار احتمالي لدمج المناطق النشطة للجانب البعيد من الهليوسيزية في نماذج نقل التدفق السطحي
UT – كيف تكشف شرائط التوهج عن الانفجارات الشمسية المخفية على الشمس
UT – رنين الجرس: تفاصيل جديدة حول أنشطة الجانب البعيد للشمس
