درمورد بادهای خورشیدی و سازوکار آنها چه میدانیم
با وجودی که دانشمندان از دههی 1950، از وجود باد خورشیدی آگاه شدهاند، اما هنوز در مورد نحوهی شکلگیری و ساختار آن چیزی نمیدانند.
باد خورشیدی جریانی از ذرات باردار (پلاسما) است که از خورشید آزاد میشوند. اگرچه باد ثابت است، خواص آن ثابت نیست. اما چه چیزی باعث ایجاد باد خورشیدی میشود؟ و چه تاثیری روی سیارهی زمین دارد؟
## ستاره پر باد
تاج خورشید، لایهی بیرونی خورشید است که دمای آن به 1٫1 میلیون درجه سانتیگراد میرسد. در این سطح از گرما، جاذبهی خورشید نمیتواند این ذرات پر سرعت را نگه دارد و به این ترتیب، این ذرات از خورشید خارج میشوند و به فضا میروند. خورشید دارای دورهی فعالیتی 11 ساله است که طی آن تعداد لکههای خورشیدی (نقاط تیرهای که دمای کمتری نسبت به دیگر نواحی خورشید دارند) میزان تابش و مواد پرتابی تغییر میکنند. این تغییرات روی خواص باد خورشیدی، از جمله میدان مغناطیسی، سرعت، دما و تراکم آن تاثیر میگذارند. بادهای خورشیدی هم بسته به محل شکلگیری و سرعت چرخش، با هم تفاوت دارند.
تخلیههای خورشیدی قویترین محرکهای اتصال خورشید و زمین هستند
سرعت باد خورشیدی بر فراز حفرههای تاج بالاتر است و سرعت آن تا 800 کیلومتر در ثانیه میرسد. دما و تراکم حفرههای تاجی کم است و میدان مغناطیسی آن هم ضعیف است، بنابراین در این نواحی، میدان مغناطیسی آزادانه به سوی فضا باز است و بههمین دلیل، مواد از این نقاط به خارج از خورشید حرکت میکنند. این حفرهها در قطبها و عرضهای کم رخ میدهند و زمانی که فعالیتهای خورشید به حداقل برسد، این حفرهها بزرگتر میشوند. دما در بادهای سریع میتواند به 800 هزار سانتیگراد برسد.
در کمربند تاج خورشید در اطراف استوا، باد خورشیدی بهآرامی حرکت میکند و سرعت آن در حدود 300 کیلومتر در ثانیه است و دما در باد آهسته هم به 1٫6 میلیون سانتیگراد میرسد. خورشید و جو آن از پلاسما تشکیل شده که ترکیبی از ذرات باردار مثبت و منفی با دمای بسیار بالا هستند. اما با خروج این مواد از جو خورشید، بیشتر حالتی شبیه گاز پیدا میکنند. کریگ دیفورست، فیزیکدان خورشیدی از موسسهی تحقیقاتی جنوب غربی (SwRI) در بولدر، کلرادو، گفت:
> با دور شدن از خورشید، قدرت میدان مغناطیسی سریعتر از فشار مواد، کاهش پیدا میکند و در نهایت، این مواد بیشتر به شکل گاز و کمتر شبیه به پلاسما رفتار میکنند.
### تاثیر بادهای خورشیدی در زمین
بادهای خورشیدی که ذرات باردار و ابرهای مغناطیسی را حمل میکنند، در همهی جهات منتشر میشوند و برخی از آنها هم بهطور مداوم به سیارهی ما برخورد میکنند. اگر مواد باد خورشیدی به سطح سیارهای برسند، می توانند آسیب های زیادی به هر نوع شکلی از حیات وارد کنند. اما میدان مغناطیسی زمین به مانند یک سپر عمل میکند و این مواد را به اطراف سیاره هدایت میکند.
یک رندر هنری از میدان مغناطیسی زمین با کمان شوک (خارجی ترین لایه مگنتوسفر). زمین در وسط تصویر قرار دارد که توسط میدان مغناطیسی آن احاطه شده است که با خطوط بنفش مشخص شده کمان شوک هم در سمت راست قرار دارد که به رنگ آبی نشان داده شده
گاهی اوقات در خورشید فورانهای بزرگی بهنام خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) یا طوفانهای خورشیدی رخ میدهد. این فورانهای بزرگ در طول دوره فعالی رخ میدهند که به دورهی حداکثر فعالیت خورشید مشهور است. همان طور که قابل حدس است، تاثیر خروج جرم از تاج خورشیدی بیش از بادهای خورشیدی معمولی است.
### بررسی باد خورشیدی
با وجودی که وجود باد خورشیدی در دههی 1950 کشف شد، اما علیرغم اثرات گسترده آن روی زمین و فضانوردان، دانشمندان هنوز نمیدانند که بادهای خورشیدی چگونه تکامل پیدا میکنند. طی چند دههی گذشتهی چندین ماموریت بهدنبال حل این معما بودهاند.
ماموریت اولیس ناسا که در اکتبر 1990 به فضا پرتاب شد، بررسیهایی را از عرضهای مختلف خورشید انجام داد. این ماموریت ناسا، ویژگیهای مختلف باد خورشیدی را طی دورهای بیش از دو دهه اندازهگیری کرد.ماهواره ترکیب پیشرفته اکسپلورر (ACE) هم اکنون در یکی از نقاط ویژه بین زمین و خورشید به نام نقطه لاگرانژ، در حال انجام ماموریت خود است. در این ناحیه، گرانش خورشید و سیاره با هم برابر است، از این رو، ماهواره میتواند همواره در یک موقعیت مدار ثابتی قرار داشته باشد.