يمكن للشمس المصغرة ذات الجاذبية المحاكاة أن تساعدنا في الاستعداد للعواصف الشمسية المميتة
ابتكر الفيزيائيون شمسًا صغيرة لها جاذبيتها المحاكاة للتحقيق في أسباب الطقس الفضائي المتطرف.
أنتجت الشمس الصغيرة – التي تتكون من بلازما شديدة السخونة داخل كرة زجاجية بعرض 1 بوصة (3 سم) – موجات صوتية قيدت البلازما الدوامة بشكل يشبه إلى حد كبير الجاذبية يفعل الفعلي الشمس. دراسة هذه الشمس المصغرة يمكن أن تساعد العلماء على التنبؤ بالأحداث النجمية الشديدة التي يمكن أن تسبب انقطاع التيار الكهربائي ، يشل الإنترنت وحتى الإرسال الأقمار الصناعية تتساقط على الأرض، وفقا لدراسة نشرت في 20 يناير في المجلة رسائل المراجعة البدنية (يفتح في علامة تبويب جديدة).
“تعمل الحقول الصوتية مثل الجاذبية ، على الأقل عندما يتعلق الأمر بقيادة الحمل الحراري غاز، “مؤلف الدراسة الرئيسي جون كولاكيس (يفتح في علامة تبويب جديدة)، عالم فيزياء بجامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس (UCLA) ، قال في بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة). “بإستخدام الميكروويف– الصوت المتولد في دورق كروي من البلازما الساخنة ، حققنا مجال جاذبية أقوى 1000 مرة من أرضجاذبية. “
متعلق ب: ضربت عاصفة شمسية قديمة الأرض في الجزء الخطأ من دورة الشمس – والعلماء قلقون
تحول الطقس الشمسي إلى البرية
الشمس عبارة عن كرة عملاقة من البلازما تدور أيوناتها المشحونة فوق سطحها لتكوين مجالات مغناطيسية قوية. نظرًا لأن خطوط المجال المغناطيسي لا يمكن أن تتقاطع مع بعضها البعض ، في بعض الأحيان تتشابك هذه الحقول في مكامن الخلل قبل أن تنفجر فجأة لإطلاق رشقات من الإشعاع تسمى التوهجات الشمسية أو أعمدة هائلة من المواد الشمسية تسمى القذف الكتلي الإكليلي (CMEs). بمجرد إطلاقها ، تسافر CME بسرعات تصل إلى ملايين الأميال في الساعة ، وتكتسح الجسيمات المشحونة من الرياح الشمسية لتشكيل جبهة موجة عملاقة مجمعة (إذا كانت موجهة نحو الأرض) يمكن أن تؤدي إلى عواصف مغنطيسية أرضية.
التفاصيل الدقيقة لوقت وكيفية تشكل هذه العواصف غير معروفة بوضوح. قوبلت المحاولات السابقة لتكرار الظروف في قلب الشمس بنجاح متباين ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن جاذبية الأرض تميل إلى تعطيل التأثيرات المحاكاة – وتغييرها بطرق غير متوقعة.
لإلقاء بعض الضوء على الموقف ، قام الفيزيائيون بحبس غاز الكبريت داخل كرة زجاجية قبل تفجيرها بأفران ميكروويف لتحويلها إلى بلازما حارقة بدرجة حرارة 5000 درجة فهرنهايت (2760 درجة مئوية). عملت الموجات الصوتية الناتجة عن الدوران ، الغاز المتأين كبديل للجاذبية – حصر الخليط المحترق في أنماط مشابهة بشكل ملحوظ لتدفقات البلازما المرئية على سطح الشمس ، وتلك التي تنبأت بها النظرية. من خلال التقاط هذه التدفقات على الكاميرا ، يأمل العلماء أن يكتسبوا بعض البصيرة في الأعمال الأساسية لنجمنا.
يقول الباحثون إن خطواتهم التالية ستكون توسيع نطاق تجربتهم ، وتمكينهم من عكس الظروف على الشمس عن كثب ومراقبة الغاز يدور لفترات أطول من الوقت.
“كان الناس مهتمين جدًا بمحاولة نمذجة الحمل الكروي بالتجارب المعملية لدرجة أنهم أجروا تجربة في مكوك الفضاء لأنهم لم يتمكنوا من الحصول على مجال قوة مركزية قوي بما يكفي على الأرض ،” كما قال كبير مؤلفي الدراسة سيث بوترمان (يفتح في علامة تبويب جديدة)، أستاذ الفيزياء بجامعة كاليفورنيا ، في البيان. “ما أظهرناه هو أن نظامنا للصوت المولّد بالميكروويف أنتج جاذبية قوية جدًا لدرجة أن جاذبية الأرض لم تكن عاملاً. لسنا بحاجة للذهاب إلى الفضاء لإجراء هذه التجارب بعد الآن.”
النشاط الشمسي ، الذي تتبعه علماء الفلك منذ عام 1775 ، يرتفع وينخفض وفقًا لدورة مدتها 11 عامًا تقريبًا. كان النشاط الشمسي مرتفعًا بشكل خاص مؤخرًا ، حيث بلغ عدد البقع الشمسية ضعف عدد تنبؤات NOAA (يفتح في علامة تبويب جديدة). أدى النشاط المتزايد إلى إرسال موجات من البلازما عالية الطاقة وانفجارات الأشعة السينية إلى الحقول المغناطيسية للأرض ، مما أدى إلى إسقاط أقمار ستارلينك الصناعية ، مما أدى إلى انقطاع الراديو وتسبب في حدوث الشفق القطبي في أقصى الجنوب مثل بنسلفانيا وأيوا وأوريجون. (يفتح في علامة تبويب جديدة). مع توقع وصول نشاط الشمس إلى ذروته في عام 2025 ، من المحتمل أن تضرب المزيد من التوهجات الأرض في السنوات القادمة.
كانت أكبر عاصفة شمسية في التاريخ الحديث هي حدث كارينجتون 1859 ، الذي أطلق تقريبًا نفس الطاقة مثل 10 مليارات قنبلة ذرية 1 ميغا طن. بعد اصطدامه بالأرض ، تسبب التيار القوي من الجسيمات الشمسية في تآكل أنظمة التلغراف في جميع أنحاء العالم وتسبب في ظهور الشفق القطبي أكثر سطوعًا من ضوء البدر في أقصى الجنوب مثل منطقة البحر الكاريبي.
إذا حدث حدث مشابه اليوم ، يحذر العلماء من أنه سيتسبب في أضرار تصل قيمتها إلى تريليونات الدولارات ، وسيؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع ، ويعرض حياة آلاف الأشخاص للخطر. أفادت وكالة ناسا أن عاصفة شمسية ضخمة في عام 1989 أطلقت عمودًا من الغاز بلغ مليار طن تسبب في انقطاع التيار الكهربائي في جميع أنحاء مقاطعة كيبيك الكندية بأكملها. (يفتح في علامة تبويب جديدة).
لكن هذا قد لا يخدش سطح ما يمكن أن يقذفه نجمنا علينا. يبحث العلماء أيضًا في سبب حدوث سلسلة من الارتفاعات الهائلة والمفاجئة في مستويات الإشعاع المسجلة في حلقات الأشجار القديمة عبر تاريخ الأرض. تقول إحدى النظريات الرائدة أن هذه الموجات ربما تكون قد أتت من الشمس التي تثير عواصف شمسية أقوى بمقدار 80 مرة من حدث كارينغتون ، لكن العلماء لم يستبعدوا بعد مصدرًا كونيًا آخر غير معروف.
