نخستین روش مبتنی بر فیزیک برای پیش‌بینی شراره‌های خورشیدی ارائه شد

گروهی از پژوهشگران موفق شدند روش تازه‌ای را که مبتنی بر فیزیک شراره‌های خورشیدی است، برای پیش‌بینی این پدیده‌های عظیم ارائه دهند.

شراره‌های خورشیدی، انفجارهای ناگهانی و قوی پرتوهای الکترومغناطیسی را از سطح و جو خورشید منتشر می‌کنند و ذرات پرانرژی پلاسما را در فضای میان‌سیاره‌ای پراکنده می‌سازند.

از آنجا که شراره‌های بزرگ خورشیدی می‌توانند باعث ایجاد اختلالات شدید آب‌وهوای فضایی شوند که بر روی زمین اثر می‌گذارد، برای کاهش این آثار نیاز به پیش‌بینی آن‌ها است. با این وجود به دلیل آنکه مکانیزم آغاز شراره‌ها مشخص نیست، تاکنون بیشتر روش‌های پیش‌بینی بر روش‌های تجربی متکی بوده‌اند.

• انتشار اولین نتایج علمی ماموریت کاوشگر خورشیدی پارکر

فرآیند پیش‌بینی شراره‌ی خورشیدی در روش مبتنی بر فیزیک
Credit: Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University

به‌تازگی یک تیم پژوهشی به سرپرستی پروفسور «کانیا کوزانو» (Kanya Kusano) که مدیر مؤسسه‌ی تحقیقات زیست‌محیطی فضا-زمین دانشگاه ناگویا است، موفق به ساخت نخستین مدل مبتنی بر فیزیک شدند که می‌تواند شراره‌های بزرگ خورشیدی قریب‌الوقوع را با دقت پیش‌بینی کند. این مقاله ۳۱ جولای (۱۰ مرداد) در ژورنال Science منتشر شده است.

روش تازه‌ی پیش‌بینی شراره‌های خورشیدی به نام «طرح کاپا» (Kapa Scheme) مبتنی بر نظریه‌ی «ناپایداری قوس دوگانه» (Double-Arc Instability) است. یک ناپایداری مگنتوهیدرودینامیکی (MHD) که با اتصال مجدد مغناطیسی ایجاد می‌شود.

پژوهشگران فرض کردند که اتصال مجدد در مقیاس کوچک خطوط میدان مغناطیسی می‌تواند یک قوس دوگانه (m شکل) ایجاد کند و آغاز یک شراره‌ی خورشیدی باشد.

طرح کاپا می‌تواند پیش‌بینی کند که چگونه یک اتصال مغناطیسی کوچک می‌تواند باعث ایجاد شعله‌ای بزرگ و وقوع شراره‌های خورشیدی شود.

این مدل پیش‌بینی بر روی حدود ۲۰۰ ناحیه‌ی فعال در طول چرخه‌ی خورشیدی ۲۴ از سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۹ با استفاده از داده‌های به دست آمده توسط ماهواره‌ی رصدخانه پویایی‌شناسی خورشید ناسا (SDO) مورد آزمایش قرار گرفت.

نشان داده شده است که در عین وجود چند استثنا، طرح کاپا قریب‌الوقوع‌ترین شراره‌های خورشیدی را به همراه مکان دقیق آن‌ها پیش‌بینی می‌کند.

پژوهشگران همچنین دریافتند که یک پارامتر جدید به نام «چگالی شار پیچش مغناطیسی» نزدیک به یک خط وارونگی قطب‌های مغناطیسی (PIL) در سطح خورشید (جایی که قطب‌های مغناطیسی خورشید تغییر می‌کند)، تعیین می‌کند که شراره‌ها چه زمانی و در کجا رخ می‌دهند و احتمالا چه اندازه بزرگ هستند.

طرحی از میدان مغناطیسی سطح خورشید؛ مرزهای نشان داده شده، خط وارونگی قطب‌های مغناطیسی (PIL) است
Credit: Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University

روش‌های پیش‌بینی قبلی بر روابط تجربی استوار بود که در آن پیش‌بینی‌های روز گذشته بر روی پیش‌بینی روزهای آینده نیز اثر می‌گذاشت؛ حتی اگر فعالیت شراره‌ی خورشیدی تغییر می‌کرد. در مقابل، طرح کاپا شراره‌های بزرگ را به کمک یک رویکرد مبتنی بر فیزیک پیش‌بینی می‌کند که مستقل از فعالیت قبلی شراره‌هاست.

اگرچه هنوز فعالیت‌های زیادی برای اجرای این طرح در پیش‌بینی عملیاتی زنده باید انجام شود، اما این مطالعه نشان می‌دهد که رویکرد مبتنی بر فیزیک می‌تواند راه‌های تازه‌ای را برای پژوهش‌های پیش‌بینی شراره‌های خورشیدی باز کند.

عکس کاور: تصویری از یک شراره‌ی خورشیدی بزرگ

Credit: NASA

منبع: SciTechDaily