THE SUN - Secrets and Facts - Documentary

إنها منطقة غريبة حيث تلتف الأعاصير المغناطيسية لأعلى لعشرات الآلاف من الأميال. بقع داكنة غامضة ، كبيرة بما يكفي لتبتلع الأرض. EB وFlow، والانفجارات العنيفة تطلق أطنانًا من الجسيمات المشحونة في الفضاء بسرعات تزيد عن 2 مليون ميل في الساعة. هذا ليس عالمًا غريبًا على الجانب الآخر من المجرة؛ هذه هي شمسنا. والآن، تسمح لنا التقنيات الجديدة برؤيتها كما لم يحدث من قبل. تمنح الأقمار الصناعية المحققين رؤى جديدة حول أسرار عمرها قرون. هل رأيت ذلك؟ فقاعة! هناك يذهب مضيئة. إنها حقًا نقلة نوعية في الفيزياء الشم

سية، وهي عين متواصلة على الشمس. كيف تعمل شمسنا؟ ومن أين تأتي قوتها؟ وكيف يمكن لأعمالها الداخلية أن تؤثر علينا على بعد حوالي 93 مليون ميل؟ إن العثور على إجابات أصبح أمرًا ملحًا جديدًا لأن الخبراء يقدرون أنه في غضون 60 عامًا تقريبًا، وكلما كانت الضربة أكبر، كان التأثير أكبر على شمسنا. الجانب المظلم : إنها عواصف عنيفة قادرة على تدمير الشبكات الكهربائية التي تزود حياتنا اليومية بالطاقة. قد يستغرق الإصلاح أسابيع أو أشهر، وحتى في أسوأ السيناريوهات، قد يستغرق ما يصل إلى 10 سنوات للتعافي الكامل. إذا كان

بإمكانك تخيل عالم بدون كهرباء، فأنت حقًا ستعود بالزمن إلى الوراء. الآن، انضم إلى العلماء في سعيهم لفهم أسرار الشمس، والغوص عميقًا في قلبها، والتغلب على عواصفها المذهلة. الفجر، 15 فبراير 2011، بولدر، كولورادو. يبدأ الفريق في المركز الوطني للتنبؤ بالطقس الفضائي يومه كما يفعل عادة: مراقبة سطح الشمس بعناية. حسنًا، وصل 10 سم اليوم. على الرغم من أنها تبعد 93 مليون ميل، إلا أن القوى هنا يمكن أن تؤثر على الأرض بطرق مفاجئة ومدمرة. للأصغر... M6. بالنسبة لـ M6، كما ترى، هذا هو الأول على الإطلاق. M6 اليوم.

بعد سنوات من الهدوء النسبي، اكتشف قمر صناعي شيئًا ما: انفجار هائل على سطح الشمس، واندلاع عاصفة شمسية عنيفة من شأنها أن تجعل الأرض قزمة، مما أدى إلى إطلاق موجة صدمية هائلة تندفع نحونا بسرعة تزيد عن مليون ميل في الساعة. في الوقت الحالي، لا أحد متأكد مما يمكن توقعه. لكنني أعتقد أن M6 سيصل إلى هنا. علينا أن نحدد متى سيؤثر هذا الشيء على المجال المغناطيسي للأرض. سيكون في وقت ما غدًا، ربما في وقت لاحق من الصباح، أو في وقت لاحق من الليل. هذا هو بالضبط ما نحاول تحديده. في الواقع، يجب أن أنضم إلى المناقش

ات الآن، لذا سأعود معك. يصمم الفريق العاصفة المقتربة، لذلك 15 ض لوصول الانبعاث الإكليلي هناك. تُظهر محاكاتهم أنه ينطلق من الشمس على اليسار نحو النقطة الصغيرة على اليمين. لذلك، نحن ننظر إلى الأرض. العاصفة الشمسية تحمل لكمة واحدة. الأول هو التوهج الشمسي، الذي يطلق انفجارًا من الأشعة السينية التي يمكن أن تصل إلى الأرض في غضون دقائق. التهديد الثاني الأكثر خطورة يصل بعد بضعة أيام: ظاهرة تسمى الطرد الكتلي الإكليلي أو CME. إنها موجة من مليارات الأطنان من الجسيمات المشحونة كهربائيًا، والتي تظهر هنا في ه

ذه الصورة المتكررة وهي تتموج بعيدًا عن عين العاصفة. معًا، يمكن أن يضربوا مثل تسونامي كوني، مما يؤدي إلى موجة من الإشعاع وارتفاع كهربائي يصل إلى تريليونات الواط، مما قد يؤدي إلى انهيار شبكة الطاقة. يبدو بعيد المنال؟ في مارس 1989 في كيبيك، كندا، هذا ما حدث بالضبط. واحدة تلو الأخرى، تتعطل محطات الطاقة، ويتم تعطيلها بسبب الزيادة الهائلة في الطاقة الناجمة عن الانبعاث الإكليلي. في أقل من دقيقتين، يُترك 6 ملايين شخص بدون كهرباء. مؤخرًا، وجد جيم جرين من وكالة ناسا دليلًا على أن عاصفة شمسية أكبر ضربت الأ

رض في عام 1859. وما وجدناه هو جد العواصف المغناطيسية الأرضية، وكان ذلك قبل 150 عامًا فقط. إذا كانت لدينا عاصفة مغنطيسية أرضية بهذه الشدة اليوم، فقد أشارت الأكاديمية الوطنية إلى أن التأثير على البنية التحتية الحيوية يمكن أن يكون كارثيا. والقلق الأكبر هو شبكة الطاقة الكهربائية. يمكن أن تؤدي الزيادة الكهربائية الهائلة الناجمة عن موجة CME إلى زيادة التحميل على خطوط الكهرباء وإذابة المحولات، مما يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي عن مدن بأكملها. قد يستغرق الإصلاح أسابيع أو أشهر، وحتى في أسوأ السيناريوه

ات، تشير الأكاديمية الوطنية إلى أن التعافي الكامل قد يستغرق ما يصل إلى 10 سنوات. إذا حدث ذلك، إذا كان بإمكانك تخيل عالم بدون كهرباء، فأنت حقًا ستعود بالزمن إلى الوراء. ليست شبكة الكهرباء فقط هي المعرضة للخطر. نعتمد أكثر فأكثر على التكنولوجيا التي يمكن أن تتأثر بالشمس: الأقمار الصناعية لتحديد المواقع العالمية، والاتصالات بعيدة المدى، وتتبع الطائرات، ورواد الفضاء في الفضاء. روجر، كيف يبدو؟ لذلك هناك حاجة ملحة في فهم ما تفعله الشمس، وماذا ستفعل بعد ذلك، وكيف يمكننا الاستعداد لذلك والاستجابة له؟ قلق

أم لا قلق؟ حسنًا، سأكون قلقًا بعض الشيء. نعم، تشعر بالقلق الآن. سنراقبه ونراقبه عن كثب هنا في الأيام المقبلة. لقد حدقنا في الشمس منذ العصور القديمة. لقد عبدناها وقمنا ببناء ثقافات بأكملها حول قوتها. نحن نتعجب عندما ينكسف أثناء النهار وعندما تضيء قوته سماء الليل بستائر ضوئية متراقصة - الشفق القطبي. قوتها وحجمها رائعان. إنه ضخم جدًا لدرجة أن مليون كوكب أرضي يمكن أن يتسع بداخله. وترتفع درجات الحرارة في قلبه إلى 27 مليون درجة فهرنهايت. لقد ظل يلمع لأكثر من 4 مليارات سنة، وسيظل كذلك لمدة 4 مليارات س

نة أخرى على الأقل. ومع ذلك، بالنسبة لشيء له مثل هذا التأثير الساحق على حياتنا، فإن الشمس غامضة. كيف تصل إلينا الطاقة المتولدة في قلبه على شكل ضوء الشمس؟ ما هي العمليات التي تحدث داخل الشمس؟ من هذه الأعمال الداخلية القوية تولد عواصف شمسية متفجرة. هذه بعض الألغاز التي يجب على العلماء فهمها لحمايتنا من الجانب المظلم للشمس. يمكن للشمس أن تفاجئنا حقًا. الشمس بعيدة المنال، ومعقدة بشكل جنوني، وديناميكية بشكل لا يصدق، ومجنونة ذات إمكانات متفجرة. إن مفتاح هذا السلوك المتفجر يكمن عميقا تحت سطح الشمس الذي

يسبب العمى. حتى وقت قريب، كانت الرؤية داخل الشمس مستحيلة، وكان فهم عملياتها الداخلية حلمًا بعيد المنال. لكن الاكتشاف العرضي يغير كل شيء. حتى ستينيات القرن العشرين، اعتمد جزء كبير من الفيزياء الشمسية على أشياء تشبه طب الأمراض الجلدية الشمسية؛ كانت الأشياء التي كانت على السطح مباشرة أو مجرد الجلد العميق. ولكن عندما درس الفيزيائيون الشمس بمزيد من التفصيل، توصلوا إلى اكتشاف مدهش: يبدو أن سطحها يهتز مثل التموجات في بركة. في البداية، اعتقدوا أن الاهتزازات كانت نتيجة لأدوات معيبة. ولم يستطيعوا التخلص م

نهم. لقد صنعوا أدوات أفضل، لكن التموجات كانت لا تزال موجودة. لقد نظروا إليها لمدة 10 سنوات، وعقدوا مؤتمرات، وتحدثوا جميعًا عنها وعزفوا عليها. لكن ما تبين أنه كان مجرد موجات صوتية. إنه إعلان مذهل. لا يتوقع أحد أن الشمس يمكنها توليد موجات صوتية. إنه يقود العلماء إلى رؤية الشمس بطريقة جديدة تمامًا. تهتز شمسنا مثل عضو أنبوبي عملاق. ولكن بدلاً من أن يصدر الهواء هذه النغمات، فإن الغازات المتموجة في أعماقها ترسل موجات صوتية تموج عبر داخلها. ونظرًا لأن الموجة الصوتية تتغير أثناء تحركها عبر مواد مختلفة،

فيمكننا النظر إلى الترددات المختلفة وتحديد ما يحدث داخل الشمس. وقد تعرف الجيولوجيون على ذلك من خلال دراسة الموجات الصوتية التي تمر عبر القشرة الأرضية؛ يمكنهم رؤية الطبقات الموجودة أسفل أقدامنا، وهي تقنية تسمى علم الزلازل. وبالمثل، فإن الموجات الصوتية التي تتحرك عبر باطن الشمس تكشف كيفية تكوينها. يمكنني استخدام هذا العضو لتوضيح كيفية عمل الموجات الصوتية داخل الشمس. على سبيل المثال، إذا قمت بضرب هذه النغمة المنخفضة، فإنها تأتي من أحد هذه الأنابيب الكبيرة، صوت عميق كبير، وعلى الشمس ، يتوافق مع موجة

تتعمق جدًا في الشمس وتعيد المعلومات من أعماقها في أعماقها. شمس. إذا انتقلت إلى نغمة عالية، فهي تأتي من أنبوب أقصر بكثير، وعن الشمس، وهذا يخبرنا بمعلومات عن مكان قريب جدًا من سطح الشمس، وليس عميقًا على الإطلاق في الشمس. هناك 10 ملايين ترددات مختلفة يتردد صداها في الشمس. يؤدي فك رموزها إلى تحول زلزالي في فهم بنيتها، مما يؤدي إلى خلق علم جديد: علم الزلازل الشمسية. وبمجرد ظهور علم الزلازل الشمسية، لم نتمكن من رؤية ما كان عليه السطح فحسب، بل أصبح بإمكاننا في الواقع معرفة ما كانت عليه العمليات الفيزي

ائية تحته. لذلك، من خلال النظر إلى الداخل، يمكننا أن نرى في الواقع ما تفعله الشمس. تكشف دراسة الموجات الصوتية للشمس عن آلة معقدة ومتعددة الطبقات. مباشرة تحت سطحه المشتعل هناك منطقة متماوجة دائمة. التالي هو الطبقة التي يستغرق الضوء فيها آلاف السنين لعبورها. في المركز يوجد قلب الشمس. إنها أصغر منطقة ولكن يزيد قطرها عن 25 مرة قطر الأرض. هذه هي قوة نجمنا. كل ما نختبره على الأرض، ضوء الشمس، الحرارة، وتأثيرات العواصف الشمسية، يبدأ هنا. إذن ما هو الوضع هنا؟ ما هو جوهر مصنوع من؟ الشمس مكان مجنون، أليس ك

ذلك؟ الجو حار جدًا بحيث لا يمكن اعتباره مادة صلبة؛ نحن نعرف ذلك. قم بالتسخين، إنه ساخن جدًا بحيث لا يمكن أن يكون سائلاً. وانت ايضا فكر، حسنًا، إنه غاز، أليس كذلك؟ حسنا، ليس حقا. وهذا الحساء الغازي من الجسيمات المشحونة هو الذي نسميه البلازما. أنت على دراية بهذا الحساء أكثر مما تعتقد. هناك الكثير من الأمثلة: مصابيح الفلورسنت، واللهب، وأضواء النيون، وربما أجهزة التلفاز الفاخرة التي لا أستطيع تحمل تكلفتها. لكن هذه كلها بلازما. البلازما موجودة في كل مكان حولك. لكن البلازما تكون أكثر سخونة بشكل جذري ف

ي قلب الشمس. أقرب شيء على الأرض هو البرق أثناء العواصف الرعدية. تتراكم الشحنات الكهربائية، مما يؤدي إلى ظهور صواعق تصل حرارتها إلى عشرات الآلاف من الدرجات. هذا الجو حار جدًا، لكنه ليس بنفس درجة الحرارة الموجودة في قلب الشمس. لذا، إذا سافرت إلى قلب الشمس، فإن درجة حرارة البلازما ستكون 15 مليون درجة. عندما تشكلت الشمس، تم سحق غاز الهيدروجين الموجود في قلبها تحت وزن المادة الموجودة أعلاه. وفي نهاية المطاف، ارتفعت درجة الحرارة والضغط بشكل كبير لدرجة أن ذرات الهيدروجين انقسمت إلى إلكترونات وبروتونات،

مما أدى إلى تكوين البلازما. وفي ظل هذه الظروف القاسية يحدث شيء رائع حقًا: الاندماج النووي. إنها نفس العملية الذرية داخل القنبلة الهيدروجينية. تحت ضغط هائل، تندمج البروتونات الموجودة في البلازما معًا، وتطلق الفوتونات، وحزمًا صغيرة من الحرارة والضوء. يتم توليد عدد لا يمكن تصوره من الفوتونات في كل ثانية، مما يولد قوة الشمس المذهلة، والتي يصل بعضها إلينا على شكل ضوء الشمس. تعمل هذه الكيمياء الذرية على تحويل أكثر من 4 ملايين طن من الكتلة إلى طاقة كل ثانية، في حلقة لا نهاية لها. هذه الكتلة الكبيرة من

الطاقة تعادل 10 مليارات قنبلة هيدروجينية يتم إنشاؤها كل ثانية. الشمس تفعل هذا يومًا بعد يوم. لقد كان يفعل ذلك منذ 4 مليارات سنة، وسيستمر في القيام بذلك لفترة طويلة بعد رحيلي. يتم إطلاق طاقة مليارات القنابل في القلب كل ثانية. وهذا يطرح سؤالاً بسيطًا يمكنك طرحه: حسنًا، لماذا لا تنفجر الشمس بنفسها؟ هذا بسبب وجود هذا التوازن الجميل الذي يحدث في قلب الشمس. لديك هذا الضغط الناتج عن كل هذا الاندماج الذي يندفع نحو الخارج، والشمس ضخمة، لذا لديك كل هذا الضغط الثقالي الذي يندفع نحو الأسفل. وهكذا، لديك الج

اذبية تدفع للأسفل، والشمس تحاول تفجير نفسها من الداخل. وهذا التوازن الجميل بين الاثنين هو الذي يبقي الشمس قطعة واحدة. هذا النور، المولود في القلب، يصل إلينا بعد رحلة رائعة. وبعيدًا عن النواة، ينخفض ​​الضغط ودرجات الحرارة، ويتوقف الاندماج النووي. الآن، يبدأ كل فوتون رحلة شاقة عبر الطبقة السميكة من البلازما في الشمس، وهي منطقة تسمى المنطقة الإشعاعية. على الرغم من أن ضغطها أقل مما هو عليه في مركز الشمس، إلا أن البلازما لا تزال كثيفة جدًا، وتكافح الفوتونات للتحرك عبرها. يتم امتصاص كل حزمة من الطاقة

بشكل مستمر، ثم يتم قذفها بواسطة جزيئات البلازما في ذلك الجزء المحدد. لا توجد طاقة يتم توليدها، ولكن الطاقة تنتقل عن طريق الإشعاع. ولهذا السبب نسميها المنطقة الإشعاعية. وليس من المستغرب أن يرتد الفوتون ببطء عبر البلازما هنا، ويرتد في مسار متعرج يسمى السير العشوائي. لذا، تخيل أنك في غرفة مزدحمة، وتحاول أن تشق طريقك، وتقوم بتحية الأشخاص الآخرين. كل شخص تقوم بتحيته، عليك أن تلقي عليه التحية، ثم تتحرك في اتجاه آخر. لذلك، يستغرق الأمر وقتًا طويلاً للانتقال من مكان إلى آخر في الغرفة لأنك تتجول في أرجاء

الغرفة. لذا، بنفس طريقة الفوتونات الموجودة داخل الشمس، ليس لها اتجاه مفضل. كل ما يريدون فعله هو أنهم يريدون التحرك، ويريدون الترحيب بالجزيئات الأخرى. على الرغم من أنها تتحرك بسرعة الضوء، 186000 مللي ثانية، إلا أنها تستغرق أكثر من 100000 سنة لعبور المنطقة. وفي نهاية المطاف، تصل الفوتونات إلى الحدود حيث ينخفض ​​الضغط مرة أخرى، وتقل البلازما، ويصبح التحرك عبرها أسهل. ولا تزال الفوتونات تحمل قدرًا كبيرًا من الطاقة. الآن يتسربون إلى منطقة الحمل الحراري، ويسخنونها من الأسفل. البلازما الأرق في هذه الم

نطقة تجعل الفوتونات تتحرك بطريقة مختلفة. لذا، بدلاً من الارتداد، فجأة، هناك حركة منظمة. لذلك، يبدو الأمر كما لو أن أحدهم فجأة قال الغداء، وقررت جميع الجزيئات، "أوه، علينا جميعًا أن نذهب في هذا الاتجاه." لا يزال يتعين عليك الانتظار في الطابور للخروج. لذا، يستغرق الأمر شهرًا للوصول من أسفل منطقة الحمل الحراري إلى السطح، لكنها فترة قصيرة نسبيًا. خلال هذه الفترة القصيرة، ترسل الحرارة المنبعثة من الفوتونات البلازما إلى هنا في حركة دائمة، في شكل دوامة من الاضطراب يبلغ سمكها 125000 متر. فكر في الأمر مث

ل مصباح الحمم البركانية الضخم. هناك حرارة تدخل في الأسفل من المصباح الكهربائي. فهو يسخن المادة، وترتفع النقطة إلى السطح. عندما يصل إلى الأعلى، يبرد، وعندما يبرد، يصبح أكثر كثافة ويسقط مرة أخرى إلى الأسفل. وهذا تشبيه جيد لما يحدث داخل الشمس. لدينا قلب الشمس يقوم بتسخين المواد الموجودة في الجزء السفلي من منطقة الحمل الحراري. تتمدد المادة وتحمل الطاقة إلى أعلى حتى تصل إلى السطح. تكشف هذه الصور المذهلة عن الحمل الحراري على سطح الشمس، والبلازما الصاعدة والهابطة التي تخلق بنية ساحرة تسمى التحبيب. يبلغ

حجم الخلايا التحبيبية حجم ولاية تكساس تقريبًا. إنها تدوم لمدة 12 دقيقة فقط، لذلك هناك كمية لا تصدق من الطاقة. إنه مكان ديناميكي للغاية وفوضوي للغاية، وكل النشاط يجري على سطح الشمس، حيث يمكننا رؤيته. تصل الفوتونات المنتجة في القلب أخيرًا إلى السطح. أنها تظهر كشكل ضعيف من الطاقة الشمسية. تصل هذه الطاقة الضعيفة إلى الأرض خلال 8 دقائق. نحن نعرفه كضوء الشمس. إذن، 100 ألف سنة، حوالي شهر، ثم 8 دقائق. بمجرد وصولك إلى سطح الشمس، يستغرق الأمر 8 دقائق فقط للوصول إلى حيث يمكنك رؤيتها دون عوائق. ستستغرق الر

حلة من القلب إلى السطح الفوتونات بضع ثوان. في الواقع، قد يكون ضوء الشمس الذي يسطع علينا اليوم قد تم إنشاؤه خلال العصر الجليدي الأخير. الطاقة التي تصل إلى سطح الشمس لا تنتج فقط عن ضوء الشمس. ويمكن أيضا أن تؤدي إلى العواصف الشمسية. إن فهم القوة التدميرية للشمس يتطلب مراقبة دقيقة على مدار 24 ساعة، وهو الأمر الذي كان من المستحيل تحقيقه حتى وقت قريب. 5، 4، اذهب لبدء تشغيل المحرك الرئيسي، 3، 2، 1، صفر، واشتعال وإقلاع أطلس 5 باستخدام مرصد ديناميكيات الطاقة الشمسية. في فبراير 2010، أطلقت ناسا قمرها الصن

اعي الشمسي الأكثر تطورًا حتى الآن، وهو مرصد ديناميكيات الطاقة الشمسية، أو اختصارًا SDO. SDO هو أول قمر صناعي يوفر تغطية فائقة الدقة ومستمرة تقريبًا لأقرب نجم لنا، مما يمنح الباحثين وصولاً غير مسبوق إلى الشمس وأسرارها. كان اليوم الأول مثيرًا للغاية. كنا نعلم أننا سنفتح أبوابنا التي تسمح لأشعة الشمس بالدخول إلى الجهاز لأول مرة. بدأنا ننظر إلى الصور الأولى، وكانت في بؤرة التركيز تقريبًا. بمجرد أن ركزنا عليها، كانت جميلة. تكشف الصور الجديدة عن الشمس بشكل لم يسبق له مثيل، ومناظر طبيعية غريبة حيث تنحس

ر وتتدفق هياكل غريبة، وأعاصير عملاقة يبلغ ارتفاعها مئات الآلاف من الأميال والتي يمكن أن تبتلع الأرض بسهولة، وفقاعات من البلازما شديدة الحرارة بحجم ألاسكا. عندما أنظر إلى الصور، أعتقد أنها جميلة حقًا. لقد أذهلتني ديناميكيات ذلك. الأشياء تتغير طوال الوقت، بغض النظر عن المكان الذي تنظر إليه، وأنا أيضًا مرعوب جدًا من تعقيد الأمر كله. هذا ليس مفاجئا. كشفت الأقمار الصناعية السابقة فقط عن جزء من الشمس بدقة عالية. والآن يرون ذلك بتفاصيل مذهلة. الآن، من أجل إلقاء نظرة على صور مرصد ديناميكيات الطاقة الشمس

ية التي نحضرها كل يوم، قمنا ببناء هذا الجدار المميز للغاية، وهو عبارة عن 9 شاشات تلفزيون عالية الوضوح معًا يمكنها عرض هذه الصور. لذلك، يعد الجهاز ونظام العرض معًا طريقة جديدة تمامًا للنظر إلى الشمس. يمكننا أن نرى كل تفاصيل ما يجري، وهذه في الواقع نقلة نوعية في الفيزياء الشمسية، حيث نكون قادرين على رؤية كل ذلك طوال الوقت، عين متواصلة على الشمس. أحد أهم جوانب SDO هو قدرته على رؤية ضوء الشمس عبر مجموعة من الأطوال الموجية، أي ما يعادل النظر إلى الأشياء المتوهجة عند درجات حرارة مختلفة. لم تكن أعيننا

أكثر حساسية لأشعة الشمس المتوهجة عند حوالي 10000 درجة فهرنهايت. عند درجة الحرارة هذه، يبدو سطح الشمس خاليًا من أي ملامح تقريبًا. لكن عند الأطوال الموجية الأكثر سخونة، والتي تكون غير مرئية عادة، تظهر صورة أكثر ديناميكية بكثير. وتعد عاصفة 15 فبراير 2011 خير مثال على ذلك. في هذه الصورة المتكررة عند حوالي 90.000 درجة فهرنهايت، يلتقط SDO مجرد أثر شبحي من موجة CME. ولكن عند درجة حرارة تزيد قليلاً عن مليون درجة، تكون البلازما فائقة الحرارة الممتدّة بعيدًا عن عين العاصفة أكثر وضوحًا. وهذا يسمح للباحثين

برؤية موجات القذف الكتلي الإكليلي تتطور عبر الشمس بأكملها. هذا وقت رائع للغاية بالنسبة للفيزياء الشمسية بسبب هذه الصور الجميلة عالية الدقة التي تسمح لنا بفهم أفضل للفيزياء وراء ما يحدث عندما تندلع العواصف الشمسية. لقد كانت تلك نظرة أخيرة على هذا الأمر في المركز الوطني للتنبؤ بالطقس الفضائي. هذا هو M1 Bill Mtto الذي يتتبع موجة CME للعاصفة. وهو يحمل مليار طن من البلازما في الوقت الحالي ويبعد الآن حوالي 20 ساعة فقط عن الأرض. سنحضره في منتصف إلى أواخر يوم 17. في ما يرونه أمر مثير للقلق. حسنًا، هناك

في الواقع ثلاثة من الانبعاثات الإكليلية التي ننظر إليها. لذلك، قمنا برفع بعض الأرقام في وقت متأخر من الغد. نعم، إنها ليست موجة CME واحدة، بل موجة واحدة أو اثنتان أو ثلاثة منها. لن نطلق عليها اسم العاصفة المثالية بعد أو أي شيء من هذا القبيل، لكن الظروف مهيأة لبعض الطقس الفضائي المهم. تُظهر نماذجهم المسار والسرعة، لكن المجهول الكبير بالنسبة لـ MYTO هو مدى قوة الموجات عندما تضربها. الجواب يكمن في القوة التي تحكم الشمس: المغناطيسية. نحن جميعًا على دراية بالمغناطيس؛ فهي تنتج قوة غير مرئية تدفع وتسحب

الجسيمات المشحونة. في الواقع، تمتلك الأرض مجالًا مغناطيسيًا يحمينا من تهديدات الشمس. لكننا أقل دراية بالقوة المغناطيسية للشمس، والتي يعتقد الباحثون أنها تلعب دورًا رئيسيًا في تحفيز العواصف الشمسية. لقد تعلمنا بشكل أساسي أن الأمر يتطلب شيئين لجعل النجم مغناطيسيًا. يجب أن تكون هناك حركات الحمل هذه مباشرة تحت السطح. تحتاج فقاعة الغاز إلى الدوران، وكلما زادت سرعة دورانها، أصبحت أكثر نشاطًا. أينما يمكن لهذين الشيئين – الفقاعة والدوران – أن يتفاعلا، فذلك هو المكان الذي نرى فيه أقوى نشاط مغناطيسي في ال

نجوم. يعلم علماء الفلك أن سطح الشمس يدور بطريقة غريبة . إذا سافرت من قطبي الشمس باتجاه خط الاستواء، ستلاحظ أنها تنعطف بشكل أسرع. يكشف تحليل الموجات S داخل الشمس أن طبقات البلازما الموجودة أسفل السطح تدور أيضًا بسرعات مختلفة. وذلك لأنها تتصرف كالسائل، الذي يصبح أكثر كثافة باتجاه القلب. باطن الشمس هو مكان من الاضطراب المذهل، الاضطراب هو مفتاح جاذبية الشمس. إن الحركات هناك، والدوران التفاضلي، والحركة من خط الاستواء إلى القطب، تدفع قوة جديدة. إنهم يقودون مجالًا مغناطيسيًا. هناك دينامو يعمل هنا، دينا

مو يولد قوة نختبرها بالفعل هنا على الأرض. إنه يعمل مثل توربينات الرياح العملاقة، حيث يقوم بخلط البلازما في منطقة الحمل الحراري، مما يؤدي إلى إثارة تيارات كهربائية قوية تولد مجالًا مغناطيسيًا ضخمًا. لدينا تدفقات صاعدة هنا وتدفقات هابطة تنزل بهذه الطريقة. هذه هي الكأس المقدسة للعلماء، فهم بالضبط كيف يولد هذا الدينامو العواصف الشمسية. الدليل يكمن في عمق منطقة الحمل الحراري. تمتد خطوط المجال المغناطيسي عادة من قطب إلى قطب، ولكن مع كل الاضطرابات في منطقة الحمل الحراري، لا يمكن لهذا النمط أن يستمر. تق

وم الطبقات الدوارة بتمديدها أفقيًا. التقلبات الحمل الحراري والضفائر لهم. وتحت ضغط هائل، تبدأ في الالتواء للأعلى نحو السطح. تخيل أن هذا الربيع عبارة عن خط مجال مغناطيسي. يتم تضخيم قوة المجال المغناطيسي داخل الشمس، بقيادة الحركات الدورانية، وحركات القص، والحركات المتماوجة داخل الشمس. إنه يريد التوسع للأعلى، ويفعل ذلك حتى يخرج من خلال سطح الشمس. عادةً ما يكون تتبع خطوط المجال غير المرئية أمرًا مستحيلًا، لكن البلازما تلعب دورًا حاسمًا. على الرغم من أن خطوط المجال المغناطيسي نفسها غير مرئية، إلا أن ا

لبلازما الساخنة والساخنة يمكن أن تضيء على طول هذه المسارات. ربما بنفس الطريقة يمكنك التفكير في طريق سريع، وفي الليل لن ترى الطريق السريع على الإطلاق، ولكن مع إضاءة السيارات ومصابيحها الأمامية ، سترى مسار الطريق السريع. تعتبر مراقبة خطوط المجال أمرًا بالغ الأهمية لفهم العواصف الشمسية. مع ظهور خطوط المجال، فإنها تشكل حلقات، أحد طرفيها له قطب موجب، والآخر قطب سالب. يؤدي تحويل البلازما تحت السطح إلى تحريف هذه الحلقات، وضخها بالطاقة . إذا كانت ملتوية بدرجة كافية، فإن الأجزاء الإيجابية والسلبية من الح

لقات تتقاطع. عندما يفعلون ذلك، فإنهم ماس كهربائى مع انفجار هائل. تؤدي الطاقة المنطلقة إلى تسخين البلازما إلى ملايين الدرجات، مما يؤدي إلى توهج شمسي مذهل. إنها المرحلة الدرامية الأخيرة من رحلة طويلة جدًا. تشق الفوتونات المتكونة في القلب طريقها إلى السطح. يمر بعضها مباشرة إلى الفضاء على شكل ضوء الشمس، ولكن في هذه العملية، تؤدي هذه الطاقة المتزايدة إلى إزعاج الحمل الحراري للمنطقة، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا. تصل خطوط المجال إلى النقطة التي تنفجر فيها في توهج شمسي. الآن يوفر SDO صورة كاملة وغير مسبو

قة مع تطور هذه الأحداث. وهذا جميل لأن الغاز الساخن يحدد خطوط المجال المغناطيسي التي لولا ذلك لم نتمكن من رؤيتها، وهنا يمكنك رؤية بنية ملتوية حيث تستنزف بعض الكتلة عائدة إلى السطح، ويهرب الكثير منها في الثوران. هذا هو جوهر الطقس الفضائي أو العواصف الشمسية. وهذا ما يفسر كيفية تشكل التوهجات، ولكنها ليست نهاية القصة. يمكن أن يؤدي عبور خطوط المجال المغناطيسي إلى قذف شبكات البلازما في الفضاء. هذا هو قذف كتلي إكليلي، موجة CME، يتم التركيز على صورة كيفية تشكل التوهجات الشمسية وموجات CME ، لكن يبقى سؤال

رئيسي. يمكن لموجات CME السفر مسافة 93 مليون ميل إلى الأرض في غضون ساعات. إذن، ما الذي يمنحهم مثل هذه الطاقة المتفجرة؟ جزء من الإجابة مخفي هنا في الغلاف الجوي للشمس، الإكليل. إنها مصنوعة من بلازما شديدة الحرارة تتفجر عند درجة حرارة تزيد عن 3 ملايين درجة فهرنهايت، أي أكثر سخونة بـ 300 مرة من سطح الشمس. يشتبه بعض العلماء في أن هذه الحرارة تولد هبات هائلة من الطاقة التي تقذف موجات CME نحو الأرض بسرعات لا تصدق. لكن سبب ارتفاع درجة حرارة الهالة هو لغز دائم. إن فهم ذلك أمر بالغ الأهمية إذا أردنا الوصول

إلى الجزء السفلي من كيفية قيام الشمس بتحريك الطقس الفضائي وتأثير الشمس على الأرض. حقيقة أن الإكليل أكثر سخونة بكثير من السطح تتعارض مع الفيزياء. كورونا الشمس مكان غريب جدًا. خذ هذه النار، على سبيل المثال، عندما أضع يدي بالقرب منها، متأكدًا من أنها دافئة. ولكن عندما أسحبهم بعيدًا، يصبح الجو باردًا. هذا ليس هو الحال بالنسبة للشمس على الإطلاق. عندما تقترب، يكون الجو دافئًا بالتأكيد، ولكن عندما أبتعد، يصبح الجو أكثر دفئًا في الواقع. في الآونة الأخيرة، لاحظ الباحثون اليابانيون نفاثات عالية السرعة من

البلازما تنطلق من السطح القريب. يشتبه Macintosh في أن هذه النفاثات تنقل الحرارة إلى الهالة، لكن ليس لديه طريقة لتأكيد ذلك بصريًا حتى يلجأ إلى SDO طلبًا للمساعدة. وها، لقد تمكنا بالفعل من ربط النقاط ورؤية أن هذه الأجسام التي يمكننا رؤيتها تتحرك خارج الغلاف الجوي السفلي بسرعات عالية، نوعًا ما مثل هذه اللعقات من اللهب، كانت تصل بالفعل إلى بضعة ملايين من درجات الحرارة. لقد كانت حقا لحظة سعيدة. لقد نظرنا إلى بعضنا البعض وقلنا: "رائع، ماذا فعلنا للتو؟" لقد أظهروا أن نفاثات البلازما التي تتسارع للأعلى

بالقرب من سطح الشمس تولد حرارة هائلة. ونتيجة لذلك، ترتفع درجات الحرارة في الهالة إلى 32 مليون درجة. إذا تم تأكيد ذلك، فإنه يمثل قفزة هائلة إلى الأمام في فهم سلوك التعليم الطبي المستمر. تعمل الحرارة الهائلة للإكليل مثل الريح في عاصفة شديدة. إنها تضغط باستمرار على البلازما المغطاة بخطوط المجال، وتنفخها مثل الأشرعة، وتسحب الصاري مثل التوهجات الشمسية. عندما تتقاطع الخطوط المغناطيسية، يمكن أن يحدث انفجار هائل. في هذه الحالة، يتم قطع الخطوط، وينطلق الشراع إلى الفضاء، محملاً بمليار طن من البلازما عالي

ة الشحنة. يمكن لموجة CME أن تعيث فسادًا في الأرض التي تعتمد على الكهرباء. وفي المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي، تم تصوير هذا الحدث العنيف بواسطة الأقمار الصناعية. الآن، لرؤية الانبعاث الإكليلي، نحتاج إلى إنشاء كسوف اصطناعي صغير. وللقيام بذلك، نحجب الضوء عن قرص الشمس، وهذه هي هذه الدائرة الصغيرة هنا. لكن ما يسمح لنا بذلك هو رؤية هذا الشيء الخافت للغاية وعالي السرعة ينطلق بعيدًا عن الشمس. يتحرك هذا الشخص بسرعة حوالي 1000 كيلومتر في الثانية. ومن خلال تحسين الصورة وإبطائها، من الممكن رؤية موجة الصد

مة تتحرك بسرعة تزيد عن 2 مليون ميل في الساعة. على الرغم من أننا نمتلك فهمًا أفضل لأسباب العواصف الشمسية وكيفية وصولها إلينا، إلا أنه لا تزال هناك مشكلة ملحة نهائية: محاولة التنبؤ بموعد حدوث العواصف الشمسية. في الشمس، يتطلب الأمر حقًا الكثير من العمل البوليسي. في الأساس، نحن نبحث عن أدلة وملاحظات لتخبرنا متى قد تحدث العواصف المحتملة. أفضل فكرة تأتي من هذه البقع الشمسية، بقع داكنة يمكن أن تبقى على سطح الشمس لأسابيع في المرة الواحدة. البقعة الشمسية هي منطقة ضخمة يبلغ حجمها عدة أضعاف حجم الأرض، وتظه

ر على الشمس كبقعة مظلمة. إنه مظلم لأنه بارد نسبيًا مقارنة بمحيطه، وهو بارد لأن المجالات المغناطيسية قوية جدًا لدرجة أنها تمنع تدفق الحرارة من الأسفل. المجالات المغناطيسية القوية التي تخلق البقع الشمسية هي أرض خصبة للعواصف الشمسية. ويتمثل التحدي في محاولة فك تشفير نمط متى وكم سيظهر. عندما نشاهد البقع الشمسية على مدى سنوات عديدة، نرى شيئًا مثيرًا للاهتمام للغاية: عدد البقع الشمسية في أي وقت من الأوقات سوف يتضاءل ويتضاءل على مدار فترة تبلغ حوالي 11 عامًا. وبما أننا نعلم الآن أن البقع الشمسية مرتبطة

بمجالات مغناطيسية قوية، فهذا يخبرنا أن المجالات المغناطيسية للشمس تمر أيضًا بدورة. يؤدي الاضطراب والالتواء المستمر داخل الشمس إلى إنشاء دينامو قوي، وهو أكبر مولد كهربائي في النظام الشمسي. وتنتهي خطوط المجال المغناطيسي التي تنتجها، بحيث تنعكس أقطاب الشمس المغناطيسية كل 11 عامًا تقريبًا. بعد ذلك، يسود نشاط مغناطيسي أكثر هدوءًا، ويتشكل عدد أقل من البقع الشمسية، وهي فترة تسمى الحد الأدنى للطاقة الشمسية. ولكن بسبب طبيعة الشمس المضطربة، فإن المجال المغناطيسي يتجدد تدريجيًا، ومع حدوث ذلك، تكون الانفجا

رات المغناطيسية أكثر شيوعًا، وهي فترة تسمى الحد الأقصى للطاقة الشمسية. تحدد الدورة الشمسية في الواقع شخصية الشمس. خلال فترة الذروة الشمسية، يمكن أن يغضب بشدة ويطلق عواصف شمسية موجهة أحيانًا نحو الأرض. وخلال الحد الأدنى من الطاقة الشمسية، يصبح أكثر هدوءًا. لا يوجد عدد كبير من البقع الشمسية، ولا تحدث العديد من العواصف الشمسية. تحدد دورة النشاط بشكل أساسي كيفية تصرف الشمس. قبل العاصفة الشمسية في 15 فبراير 2011، كانت الأمور هادئة جدًا على الشمس. لكن هذا الانفجار يمثل نقطة تحول مشؤومة. يتراجع النشاط

المغناطيسي للشمس مرة أخرى بينما يتجه نحو الحد الأقصى للطاقة الشمسية. وقبل بضعة أيام فقط، شهد بيل مينتو والفريق في مركز التنبؤ بالطقس الفضائي هذا التحول. مينتو: X2 وM6، إذا كانا يتمتعان بأي فعالية جغرافية بين 12 و1800، فهذا ما نراه. لقد حان الوقت الآن لإعلام العالم بما يمكن أن يتوقعه. لا شيء أعلى من R1 في الدقائق القليلة القادمة هنا. سيتعين علينا اتخاذ قرار والتنبؤ بأن هذا الانبعاث الكتلي الإكليلي سيصل في أي وقت غدًا، وستتبعه العاصفة المغناطيسية الأرضية. بالطبع، بمجرد وصولها، ومع الحدث الذي شهدنا

ه، يعرف ميرتون أن شدة العاصفة تعتمد بشكل أساسي على أمرين : مدى قوة المجال المغناطيسي للانبعاث الإكليلي وبأي زاوية تضرب المجال المغناطيسي للأرض. تقترب موجات CME من الأرض مثل درع يدور ببطء. أحد الطرفين مشحون بشكل إيجابي، والآخر سلبي، بالمغناطيسية. الأضداد تتجاذب والأقطاب المتشابهة تتنافر. إذا اصطف القطب الموجب للموجة مع القطب الموجب للأرض، فسيتم صد معظم قوة العاصفة . لكن إذا اصطف القطبان المتقابلان، فإن البلازما التي تحملها الموجات ستضرب بكامل قوتها. هل قلت أنه جاء في 115؟ يقوم Merto بإجراء تقييمه

النهائي قبل ساعات فقط من الاصطدام. مينتو: قد تكون أكبر حجمًا وأكثر تعقيدًا من أغنيتك المنفردة فقط... أعتقد أننا حققنا التوقعات. لقد أتقنتها، أود أن أعتقد ذلك. لذلك، وفقا للملاحظات، سيتم صد موجة CME؛ لا نتوقع أن تكون قوية جدًا. سنرى مستويات عاصفة معتدلة، وهي جيدة بما يكفي لإنتاج بعض الشفق القطبي في الولايات المتحدة، على طول الحدود الكندية، ولايات الطبقة الشمالية، وسوف تسبب بعض المشاكل البسيطة لشبكة الطاقة وما إلى ذلك. من المتوقع أن يكون الطقس الفضائي خلال الـ 24 ساعة القادمة طفيفًا. ومن المتوقع

أن يصل انقطاع التيار الكهربائي إلى مستوى R1. هذه المرة تفادينا رصاصة. لكن الأدلة المثيرة للقلق تشير إلى أن الأرض لن تكون دائما محظوظة إلى هذا الحد. إنها قصة تحذيرية. اكتشفه جيم جرين من ناسا أثناء بحثه عن كتاب عن الحرب الأهلية الأمريكية في مكتبة الكونجرس. وجد جرين تقارير إخبارية من عام 1859، والتي لفتت انتباهه. جرين: كنت أتصفح مقالات عن أورورا، أورورا الرائعة، وقد أثار هذا اهتمامي حقًا لأنه يقع في مجال تخصصي. يبدو كما لو أن جيوش السماء كانت منخرطة في صراع رائع، رغم أنه صامت. وسرعان ما تراجع هذا ا

لجانب الرائع إلى مظهر أكثر جمالا وتألقا، ولا أستطيع إلا أن أشير إلى القليل منه. تحكي التقارير عن الشفق القطبي، حيث استيقظ عمال المناجم اللامعون في كولورادو وذهبوا إلى العمل معتقدين أن الفجر قد بزغ. تتحدث روايات أخرى عن تأثير أكثر ضررًا على النظام الكهربائي الوحيد في ذلك الوقت: التلغراف. أحدهما، على سبيل المثال، بسبب التيار المستحث في نظامهم، أدى إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية وتسبب في نشوب حريق. وكاد أن يحرق مكتب التلغراف. أصيب عامل آخر بحروق بالغة وانتهى به الأمر في المستشفى. يكشف جرين عن العدي

د من التقارير عن الشفق القطبي الذي شوهد ليس فقط في جميع أنحاء الولايات المتحدة ولكن في جميع أنحاء العالم. الدليل واضح: ضربت الأرض عاصفة هائلة في عام 1859، نتيجة لموجتين ضخمتين من الانبعاث الإكليلي. ولم تكن هاتان العاصفتان هائلتين فحسب، بل حدثتا واحدة تلو الأخرى. لم يرى أحد على قيد الحياة شيئا مثل ذلك. في اليوم السابق لضربة الأمواج، لاحظ عالم فلك بريطاني مجموعة عملاقة من البقع الشمسية تضيء بتوهجين هائلين . ضربت موجة CME الثانية بعد 18 ساعة، مما سمح لجرين بحساب سرعتها: 5 ملايين ميل في الساعة، حيث

اصطدمت بالأرض بسرعة تقارب أربعة أضعاف سرعة موجات CME في 15 فبراير 2011. باستخدام التقارير المختلفة، يتمكن جرين من إعادة بناء عاصفة 1859. وتشير الروايات إلى أن أقطاب موجات CME كانت متوازية، وبدلاً من أن يتم صدها، ضربت الأمواج بكامل قوتها. تتدفق الجسيمات المشحونة إلى الغلاف الجوي، مما يعمل على كهربته مثل علامة نيون عملاقة، مما ينتج عنه عروض أورورا مبهرة. العاصفة شديدة للغاية، ويكاد المجال المغناطيسي للأرض ينهار، وتتسرب ملايين الأطنان من البلازما نحو خط الاستواء، وتنبض موجة كهربائية قوية فوق الكرة

الأرضية. بالنسبة للعالم الذي كان مكهربًا إلى حد كبير، تمر اللحظة بأقل قدر من الضرر. وقد لا يكون هذا هو الحال اليوم. لديها القدرة على تدمير شبكات الكهرباء، وإذا أحرقت المحولات التي يصعب استبدالها، فقد نكون بدون كهرباء في العديد من المناطق لفترة طويلة جدًا من الزمن. لا يوجد سوى عدد قليل من الأماكن التي تصنع محولات 125 كيلو طن. يستغرق صنعها عدة أشهر، وإذا أحرقت نصفها، فسوف نطلق النار على السناجب ونقطع الأخشاب في الفناء الخلفي لفترة طويلة من الزمن فقط من أجل البقاء على قيد الحياة. كل شيء ينمو، ولكن

الأبعاد الثلاثية هي في الواقع ما يعتقده علماء الطاقة الشمسية اليوم، ليس إذا كان الحدث الكبير التالي سيحدث، بل متى. ومع اقتراب موعد الذروة الشمسية القادمة في عام 2013، فإن الأمر يطرح سؤالًا بالغ الأهمية: هل يمكننا التنبؤ بموعد حدوث العاصفة الشمسية التالية؟ ربما. ربما. ربما. والسبب هو أننا تعلمنا الكثير عن الشمس؛ نحن نتحسن في هذا الأمر، لكن أمامنا طريق طويل لنقطعه. وكلما نظرنا إلى بعض هذه الأحداث التاريخية، كلما حصلنا على تقدير أعمق لما نحتاج إلى معرفته. واليوم نرى الشمس أفضل من أي وقت مضى. لقد بد

أنا نفهم الأمر من الداخل إلى الخارج. لكن شخصيتها التي لا يمكن التنبؤ بها تعني أنه سيكون هناك دائمًا حالة من عدم اليقين عند العيش مع نجم، الشمس، أقرب نجم لنا. وفي خريف عام 2003، أطلقت العنان لثوران من الطاقة يعادل 200 مليار قنبلة هيدروجينية، ففجرت موجة مدية من الجسيمات المشحونة شديدة الحرارة بسرعات تصل إلى 6 ملايين ميل في الساعة. لقد كانت واحدة من أكبر العواصف الشمسية المسجلة على الإطلاق، وكانت موجهة نحو الأرض. لقد كانت من أسرع وأسخن وأقوى العواصف التي تم قياسها على الإطلاق، والتي تهاجم الأرض. أج

برت طاقة الشمس رواد الفضاء في المحطة الفضائية على الاحتماء في مقصوراتهم الأكثر حماية. انطفأت الأنوار، وانقطعت خطوط الاتصالات، وهرعت الطائرات بحثًا عن الأمان. كان هذا حقًا إعصارًا من العواصف الفضائية. وعلى الرغم من عدم حدوث أضرار كبيرة، إلا أن هذه العواصف كانت بمثابة تذكير صارخ بأننا نعيش تحت رحمة الشمس المستمرة. فهو يتحكم في جميع جوانب حياتنا: مناخنا، وطعامنا، وأجسادنا. نحن نعيش في الواقع داخل الغلاف الجوي للشمس. ونحن، جنبا إلى جنب مع جميع الكواكب الأخرى، نتأثر بها بشكل كبير. لكن تأثيرها يتغير.

إنها في الواقع تزداد قوة. هل يمكن أن نفقد حمايتها من الأشعة الكونية القاتلة؟ عند حدوده حيث يحمينا من الرياح بين المجرات، تتقلص هذه الحدود قليلاً في الواقع. هل سيكون مجتمعنا الذي يعتمد على التكنولوجيا قادرا على التعامل مع عاصفة شمسية خارقة أخرى؟ في بعض الأحيان يمكن أن تكون هذه التأثيرات شديدة جدًا إنهم كارثيون. ومتى ستضرب العاصفة العملاقة القادمة؟ 3، 2، 1، اذهبوا للإسقاط. بيغاسوس بعيد. في المهمة التاسعة، في خريف 2008، أطلقت ناسا IBEX (مستكشف الحدود بين النجوم). جزء من مهمتها هو دراسة تأثيرات الشم

س على أبعد مسافة من نظامنا الشمسي. ينضم IBEX إلى قائمة طويلة من المحاولات البشرية لشرح تأثير نجمنا على نظامنا الشمسي وكوكبنا وحياتنا. توفر الشمس كل ما لدينا من الضوء والحرارة. لولا الشمس لما كنا على قيد الحياة. نحن، الناس، مهتمون جدًا بما يدور حولنا. نحن نحب أن نفهم منطقتنا. الشمس في الكون هي شارعنا وجوارنا. الشمس، نحن في الواقع نتأثر بأمزجتها. في الحقيقة هو كالوالد، وكل الكواكب هم الأبناء الذين يتأثرون بأمزجتهم. نحن بحاجة إلى معرفة كيف ستتطور وكيف تؤثر التغييرات التي تحدث دائمًا في الشمس علينا

هنا على الأرض. الشمس، إذا أردنا أن نفهم الكون والنجوم التي تشكل الكون، فمن المهم دراسة النجم الأقرب إلينا. لقد تعلمنا عن الشمس في الأربعين أو الخمسين عامًا الماضية أكثر مما تعلمناه في التاريخ المسجل بأكمله. بدأ هذا العصر الذهبي للاستكشاف بمهمة فريدة أعطتنا صورًا قريبة لشمسنا من فوق غلافنا الجوي. SkyLab، نحن نقرأ لك بصوت عال وواضح على الطليعة. لمدة 8 دقائق في عام 1973، أصبحت SkyLab أول محطة فضائية من صنع الإنسان. لقد أرسلت صورًا للشمس أوضح من أي شيء مأخوذ من الأرض. كانت مهمة SkyLab واحدة من أولى

المختبرات التي تم تخصيصها فقط لأبحاث ودراسة الشمس. في بعض النواحي، يعد بمثابة جد المهمات الحالية. واليوم، يقوم أسطول مكون من حوالي 20 مسبارًا فضائيًا بمسح ودراسة الشمس بطرق لم نتخيلها أبدًا حتى قبل 30 عامًا. ومن خلال دراسة الشمس من الفضاء، يمكننا رؤيتها في ضوء جديد تمامًا. وباستخدام أطوال موجية مختلفة للضوء، بما في ذلك الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية القصوى، يمكننا تقشير طبقاتها والبدء في فهم كيف ولماذا تتصرف الشمس بهذه الطريقة. تعني الأطوال الموجية المختلفة درجات حرارة مختلفة وأن الهياكل ا

لمختلفة تكون أكثر وضوحًا في أطوال موجية مختلفة عن غيرها. مجساتنا الفضائية الآلية لا تتوقف أبدًا عن مراقبة الشمس. وبمساعدتهم، يعمل العلماء على حل الأسئلة الكبيرة حول نجمنا. ونحن نعرف الكثير بالفعل. الشمس هي واحدة من أكثر من 200 مليار نجم في مجرتنا درب التبانة، لكنها الأقرب إلينا، حيث تبعد عن الأرض 93 مليون ميل، أي تقريبًا نفس المسافة التي تقطعها 4000 رحلة حول العالم. وعلى الرغم من تلك المسافة، فإن ضوءه يستغرق 8 دقائق فقط للوصول إلى الأرض. لقد مرت 4.6 مليار سنة فقط من عمر ما يقرب من 10 إلى 11 مليا

ر سنة، وعلى الرغم من أنه نجم متوسط ​​الحجم يسمى قزمًا من الناحية الفنية، إلا أنه ضخم، حيث يبلغ قطره 109 أضعاف قطر الأرض. وإذا تم تجويفها، يمكن أن يتسع 1.3 مليون كوكب بحجم الأرض داخل الشمس. ويمثل 99.8% من كتلة النظام الشمسي ويزن 300 ألف مرة أكثر من وزن الأرض. وهي مكونة بالكامل تقريبًا من شكل شديد السخونة من الغاز المكهرب والممغنط الذي يسمى البلازما. تتمتع الشمس بجاذبية كافية لمنع الكواكب من الدوران في الفضاء، وكما اقترح كوبرنيكوس لأول مرة، فإنها تحكم مركز نظامنا الشمسي بقبضة حديدية الجاذبية. كان

نموذج كوبرنيكوس، الذي وضع فيه الشمس في منتصف النظام الشمسي، بحيث تدور جميع الكواكب حولها، بدلاً من أن يدور كل شيء حول الأرض، بمثابة نقلة نوعية عملاقة. وهذا يعني أن الشمس هي أهم شيء في النظام الشمسي. وهذا يعني أننا يجب أن نفهم الشمس حقًا. تتكون شمسنا، مثل جميع النجوم الأخرى في الكون، من غبار النجوم التي عاشت وماتت على مدى مليارات السنين، وصولاً إلى الانفجار الكبير. لذا فإن شمسنا ونظامنا الشمسي هما في الحقيقة حطام من أجيال عديدة من النجوم. الشمس التي نراها كل يوم هي مصدر الطاقة للنظام الشمسي. في أ

عماق مركز نجمنا، يتم تسخين قلبه إلى 27 مليون درجة فهرنهايت وهو المحرك الذي يحرك كل شيء. داخل قلب الشمس، تحدث عملية الاندماج، وتنتج عملية الاندماج الضوء والجزيئات. في كل ثانية تشرق الشمس. إنها تطلق نفس كمية الطاقة التي تطلقها مليون قنبلة هيدروجينية. يتكون ضوء الشمس من جسيمات تسمى الفوتونات، تولد في قلب الشمس، ثم تدفعها تيارات الحمل الحراري عبر المناطق الإشعاعية والحملية للشمس. وفي النهاية، تصل إلى الطبقات الخارجية المتطايرة لأقرب نجم لنا. تتكون الأجزاء الخارجية للشمس من ثلاث مناطق. هناك الغلاف ال

ضوئي، أو سطح الشمس . إنه ليس سطحًا صلبًا مثل سطح الأرض؛ الشمس غازية في كل مكان. تبلغ درجة حرارة الغلاف الضوئي حوالي 10000 درجة فهرنهايت. فوق الطبقة الرقيقة من الغلاف الضوئي توجد طبقة رقيقة أخرى تسمى الكروموسفير. إن الكروموسفير أكثر سخونة قليلاً من الغلاف الضوئي، وهو أمر غير بديهي لأنك قد تعتقد أنه كلما ابتعدت عن مصدر كل الطاقة والحرارة، أي النواة، ستنخفض درجة الحرارة. لكن في الواقع، ترتفع درجة الحرارة من الغلاف الضوئي إلى الغلاف الكروموسفيري، وتصبح أكثر سخونة عندما ترتفع إلى الطبقة الثالثة من ال

غلاف الجوي والتي تسمى الإكليل. ما وراء الكروموسفير توجد منطقة ممتدة كبيرة وهشة، تسمى الإكليل، والتي تبلغ حرارتها ملايين الدرجات. تنتج الشمس تدفقًا خارجيًا مستمرًا من الطاقة يسمى الرياح الشمسية، حيث تنفخها باستمرار، وتحمل الطاقة إلى النظام الشمسي، وتوسع نطاق شمسنا إلى 9.3 تريليون ميل بعيدًا عن بلوتو. والفضاء الموجود بين الكواكب والفضاء في النظام الشمسي بأكمله ليس فراغًا فارغًا ، ولكنه مليء بهذه الجسيمات ومليء بأشعة الضوء هذه. فبينما تهب الرياح الشمسية بعيدًا عن الشمس، فإن جاذبيتها تحمل كل شيء وتس

حبه نحوها. لنأخذ المذنبات على سبيل المثال؛ تدور جميع المذنبات حول الشمس ويمكن أن يتم سحبها مباشرة إلى خط النار. في الآونة الأخيرة، شهد العلماء واحدة من أكثر الانفجارات دراماتيكية للشمس: قذف كتلي إكليلي يمزق ذيل مذنب. وعندما اصطدم بالمذنب، انقطع الذيل وكأنه يأخذ سكينًا، وانجرف الذيل بعيدًا. وبعد ذلك، استغرق المذنب وقتًا أطول بقليل لتوليد المزيد من الغاز والبلازما والغبار وتكوين ذيل. ويخبرنا عن كيفية تحرك الرياح الشمسية في النظام الشمسي وكيف يمكن أن تؤثر على الأشياء. تؤثر الشمس على كل شيء تلمسه، ح

تى نحن. لمعرفة مقدار ذلك، يعتمد العلماء أحيانًا على مصادفة كونية رائعة: إن الناتج المميت للشمس يجعل دراستها صعبة بقدر صعوبة فهمها. لكن يمكن للعلماء إلقاء نظرة فاحصة على أقرب نجم لنا بفضل صدفة كونية: كسوف كلي للشمس. يحدث الكسوف الكلي للشمس عندما يكون القمر، من وجهة نظرنا، محاذيًا تمامًا للشمس ويحجب غلافه الضوئي. إنه مشهد مجيد. كسوف الشمس هو أروع شيء يمكن رؤيته. يصبح الظلام حقًا بعوامل الآلاف في غضون ثوانٍ. وعندما يصبح الظلام شديدًا، يمكنك أن تنظر إلى السماء، وترى الظل المظلم يأتي من اتجاه واحد، و

يكتسحك. إنها حقًا تأتي بسرعة آلاف الأميال في الساعة، لذا من المثير للإعجاب رؤيتها. لقد تعجبت البشرية من أسرار الكسوف لآلاف السنين. وقد استغلها العلماء كفرصة لرؤية الغلاف الجوي الخارجي للشمس، الكورونا الغامضة، وهي إحدى المناطق الأكثر سخونة في الشمس. تشع الطاقة من الإكليل إلى حافة النظام الشمسي. يقع النظام الشمسي بأكمله في الواقع في هذا الإكليل الخارجي للشمس، لذا فإن هذا الغلاف الجوي للشمس يغمر جميع الكواكب. قام المهندسون الذين بنوا مرصد الطاقة الشمسية والغلاف الشمسي، أو SOHO، بتثبيت كسوف اصطناعي

في المسبار الفضائي يسمى كوروناغراف. إنه يفعل نفس الشيء مثل الكسوف الطبيعي، حيث يحجب أشعة الشمس المسببة للعمى حتى يتمكن العلماء من محاولة الإجابة على سؤال قديم: كيف تصبح الهالة الشمسية ساخنة جدًا؟ بعد كل شيء، تبلغ درجة حرارة سطح الشمس اليومي، الغلاف الضوئي، حوالي 10000 درجة فهرنهايت أو أكثر بقليل، ومن ناحية أخرى، تبلغ حرارة الإكليل ملايين الدرجات الحرارية. إذا ابتعدت عن الموقد، فأنت تعلم أن الجو يصبح أكثر برودة، ولكن إذا ابتعدت عن سطح الشمس اليومي، يصبح الجو أكثر سخونة. كيف هذا؟ يبدأ كل شيء في قل

ب الشمس، حيث يتم تحويل ما يقرب من 700 مليون طن من العنصر الأكثر شيوعًا في الكون، الهيدروجين، في كل ثانية، إلى هيليوم من خلال الاندماج النووي، مما ينتج الطاقة التي تصبح فوتونات، والمعروفة أيضًا باسم الضوء. قلب الشمس حار جدًا، تصل إلى عشرات الملايين من الدرجات، وهناك تكون درجات الحرارة مرتفعة جدًا لدرجة أن البروتونات (نواة الهيدروجين) يمكن أن تتجمع معًا، وتلتصق ببعضها البعض، وتندمج في النهاية لتشكل الهيليوم، وبهذه الطريقة، يتم إطلاق الطاقة. ماذا يحدث مع هذه الفوتونات؟ إنهم يمرون بهذه العملية التي

نسميها المشي العشوائي، حيث يجب عليهم المرور عبر طبقة الشمس، ويتم امتصاصهم، ثم يعاد امتصاصهم في الكثير من الفوتونات المختلفة بمستويات طاقة أقل. لذا فإن عملية الامتصاص وإعادة الامتصاص هذه ملايين المرات يمكن أن تستغرق 150 ألف سنة. بمجرد خروج الفوتونات من باطن الشمس، تكون على بعد 8 دقائق فقط من الأرض، لكنها تترك وراءها عالمًا في حركة مستمرة. يغلي السطح الشمسي، وترتفع الطاقة باستمرار من الأسفل، وتنتشر ملفات من البلازما والطاقة تسمى الحلقات الإكليلية عبر الشمس، بينما تمتد المناطق المظلمة المعروفة بالب

قع الشمسية لآلاف الأميال. وعند درجة حرارة 7000 درجة فهرنهايت فقط، تعد هذه البقع الشمسية أبرد جزء من الشمس، حيث ينبعث منها ضوء أقل من المنطقة المحيطة بها. إذا أخذت بقعة شمسية من الشمس ووضعتها في السماء، ستكون في الواقع مشرقة مثل البدر. تظهر البقع الشمسية على السطح ويسهل رؤيتها. ومع ذلك، فإن تكوينها مرتبط بالعمق الداخلي للشمس ودورانها المعقد. الشمس لا تدور مثل الجسم الصلب؛ وبدلا من ذلك، فإنه يدور بسرعة أكبر بالقرب من خط الاستواء منه بالقرب من القطبين، مما يؤدي إلى ظهور البقع الشمسية. يكمل خط الاست

واء دورة واحدة في 25 يومًا، وخطوط العرض الوسطى تكمل دورة واحدة في حوالي 30 يومًا، وبالقرب من القطبين تكتمل دورة واحدة في حوالي 35 يومًا. وهذا ما يسمى الدوران التفاضلي. هذه العملية تجعل باطن الشمس يتحرك بسرعات مختلفة، مما يخلق مغناطيسية شديدة على شكل ملايين من خطوط المجال المغناطيسي، والتي تختلط مع التواء باطن الشمس مثل الشريط المطاطي. يؤدي هذا إلى زيادة الضغط، مما يجعلها قابلة للطفو، لذا تطفو على السطح، وحيثما تنبثق عبر السطح ، فإنها تشكل بقعًا شمسية. بمجرد ظهورها على السطح، تمنع خطوط المجال الم

غناطيسي الملتوية والمتكورة الحمل الحراري للبلازما شديدة الحرارة من الارتفاع، مما يجعل البقع الشمسية تبدو داكنة. وعندما تبدأ تلك البقع الشمسية في الالتواء، يمكنك أن تتخيل أن لديك بقعة شمسية واحدة هنا وبقعة شمسية واحدة هنا، وهناك مجال مغناطيسي يربط بين الاثنين، وهذا المجال المغناطيسي يلتوي، وفي النهاية نفس الشيء الذي يحدث مع شريط مطاطي، فإنه يفرقع. عندما ينفجر المجال المغناطيسي، فإنه يطلق طاقة، وفي حالة الشمس والتوهجات الشمسية، فإنه يطلق كميات هائلة من الطاقة. خطوط المجال المغناطيسي الناتجة عن الت

واء وتموج البقع الشمسية، على الرغم من أنها غير مرئية، يمكن رؤيتها في التكوينات المثيرة على سطح الشمس على شكل توهجات وبروزات. وهنا يبدأ تأثير الشمس، حيث يؤدي كسر خطوط المجال المغناطيسي هذه إلى دفع كميات هائلة من الطاقة من أقرب نجم لنا إلى النظام الشمسي. وهذه الخطوط المغناطيسية هي التي تقف وراء معظم النظريات حول سبب كون الإكليل أكثر سخونة من السطح. من الواضح جدًا أن الأمر يتعلق بالمجال المغناطيسي الذي يسخن الإكليل . ولكن من المفترض أن هناك موجات على طول المجال المغناطيسي تجلب الطاقة من تحت سطح الش

مس إلى الإكليل. تم إطلاق المسبار الشمسي Plus، والذي يعني "شروق الشمس" باللغة اليابانية، في عام 2006. ومهمته: دراسة التفاعل بين خطوط المجال المغناطيسي والإكليل. وقد التقطت مؤخرًا صورًا لإحدى الموجات التي يعتقد أنها مسؤولة عن تسخين هذه المنطقة الغامضة: موجات ألففين. موجات ألففين هي موجات تحدث في البلازما، في مجموعة من الغازات المتأينة التي يمر بها مجال مغناطيسي. وبالفعل، يُعتقد أن موجات ألففين هذه قد تجلب طاقة مضطربة من داخل الشمس إلى الإكليل، حيث تعمل تلك الطاقة على تسخين الإكليل. تتشكل موجات ألف

ين النشطة داخل الشمس وتنتقل عبر السطح، مما يجعل خطوط المجال المغناطيسي الحلقية تتمايل وتهتز. وهكذا، من خلال هذا الاهتزاز أو هذا التذبذب، لديهم احتكاك مع سيرينيا البلازما الممغنطة الموجودة في الإكليل . ومن خلال هذا الاحتكاك يحدث التسخين. إنها هذه الحرارة التي يتم توصيلها إلى الإكليل والتي تشع في الفضاء، وتملأ نظامنا الشمسي بالطاقة الشمسية. لكن هذه الطاقة ليست ثابتة؛ شمسنا هي جسم سريع الزوال، لا يتغير أبدًا من يوم أو سنة إلى أخرى. مثل الأرض تتغير مع الفصول، وكذلك الشمس. وعندما تتغير الفصول الشمسية

، يمكن أن يحدث أي شيء. يومًا بعد يوم، تبدو الشمس التي نراها كما هي. ولكن، مثل الأرض، للشمس مواسم: الحد الأدنى للطاقة الشمسية والحد الأقصى للطاقة الشمسية، وهما شخصيتان متميزتان يمكن أن تؤثرا على التكنولوجيا لدينا وربما حتى الطقس لدينا. يُطلق على الانتقال بين الحد الأدنى للطاقة الشمسية الدورة الشمسية، وهي فترة مدتها 11 عامًا في المتوسط ​​يصل فيها نشاط الشمس إلى الحد الأقصى، ثم يتراجع مرة أخرى. المقياس الأساسي لدورة النشاط الشمسي هو عدد البقع الشمسية المرئية على الشمس. خلال فترة الحد الأدنى للطاقة

الشمسية، وهي الفترة التي تحتوي على أقل عدد من البقع الشمسية، يكون النشاط الشمسي محدودًا. عندما تخترق البقع الشمسية السطح أثناء ذروة الطاقة الشمسية، تصل طاقة الشمس إلى الخارج. عندما يكون هناك الكثير من البقع الشمسية، يكون هناك الكثير من التوهجات والانبعاثات الكتلية الإكليلية. الزيادات في النشاط الشمسي تعزز العلاقة بين الشمس والأرض. يمكن للطاقة المنبعثة من الشمس أن تسبب اضطرابات في البيئة القريبة من الأرض. الأرض جزء لا يتجزأ من الغلاف الجوي الشمسي، وبالتالي فإن ما يحدث على الشمس يؤثر على الأرض، وه

ذا ما نسميه الطقس الفضائي. إن التنبؤ الدقيق بالطقس الفضائي هو الهدف النهائي، لكن هذا قد يكون أمرًا صعبًا. تكون الشمس مضطربة، خاصة خلال فترة الذروة الشمسية، وهي ذروة نشاط العاصفة الشمسية. أثناء الذروة الشمسية، يصبح المجال المغناطيسي للإكليل معقدًا للغاية، ويكون لديك مجالات مغناطيسية في كل مكان، حتى بالقرب من القطبين. يمكن أن يكون لديك انبعاث كتلي إكليلي، وتوهجات، وعواصف شمسية تحدث أحيانًا عدة مرات في اليوم. عادة ما تحدث التوهجات الشمسية، وهي انفجارات عنيفة للطاقة، بالقرب من البقع الشمسية وتنفجر ف

ي الفضاء مثل صاعقة البرق، بسرعة وبقوة. يمكن أن تحدث في غضون دقائق، ويمكن أن تنتج نفس كمية الطاقة التي يطلقها مليار ميغا طن من الديناميت. التوهجات الشمسية عبارة عن انفجارات هائلة للطاقة من الشمس، تأتي من منطقة محلية صغيرة جدًا من سطح الشمس، لذا فهي عبارة عن انبعاثات مركزة جدًا من الطاقة تعمل على تسخين الغاز المحيط إلى 10 ملايين درجة. التوهج الشمسي يشبه إلى حد ما فرقعة السوط. فهو يطلق الكثير من الطاقة بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى تسريع الجسيمات حتى سرعة الضوء تقريبًا. يمكن للجسيمات الناتجة عن التوهجا

ت الشمسية الأكثر نشاطًا أن تصل إلينا في حوالي 15 دقيقة. لكن الإعصار الشمسي الناتج عن الطقس الفضائي يأتي من المقذوفات الإكليلية الجماعية. تحمل هذه الانفجارات الضخمة مليارات الأطنان من الغاز والبلازما شديدة الحرارة إلى الفضاء بين النجوم. لذا، فإن الانبعاث الكتلي الإكليلي هو حيث يتم طرد كمية هائلة من الكتلة والطاقة بعيدًا عن سطح الشمس. إذا كان بإمكانك تخيل هذه الكمية الهائلة من الكتلة والطاقة وهي تسافر بعيدًا عن الشمس بهذه السرعات العالية، أحيانًا بأكثر من مليون ميل في الساعة، فإنها تخلق مثل فقاعات

كبيرة من الغاز الساخن والمجال المغناطيسي. يمكنهم التحرك بعيدًا عن الشمس بسرعة كبيرة لدرجة أنهم يخلقون موجة صادمة. هذه هي أكبر العواصف، وهي الأكثر أهمية لفهم الطقس الفضائي. التقطت المجسات الشمسية مثل سوهو الشمس وهي تطرد كميات هائلة من الطاقة إلى الفضاء. لكن العلماء يشعرون بالقلق أكثر عندما يرون شيئًا يسمى "تأثير الهالة"، عندما يبدو أن سحابة الطاقة تحيط بالكوروناغراف. وهذا يعني أن الشمس وجهت انفجارها الأخير نحونا، كما حدث في العواصف الشمسية الضخمة عام 2003. أسرع قذف كتلي إكليلي تمت دراسته على الإ

طلاق في العصر الحديث جاء من هذه العواصف. بعد وقت قصير من الانفجار الأولي من الشمس، تعرض سوهو لقصف من الجسيمات الشمسية المشحونة والبروتونات والإلكترونات، مما أدى إلى إغراق الكاميرا وتسبب في سقوط الصورة. ما يحدث هو أنك ترى نوعًا من "الثلج" على الكاميرا، وجميع أنواع البريق يمر، وهذه هي الجسيمات التي تسارعها قذف الكتلة الإكليلية التي تضرب الكاميرا الفعلية في SOHO. إذا تفاجأت العواصف الشمسية، فيمكن أن تلحق الضرر برواد الفضاء، وتعرضهم لنفس كمية الإشعاع في ثوانٍ التي نتلقاها على الأرض خلال عام. لذا، إذ

ا كنا سنرسل رواد فضاء إلى القمر والمريخ، يصبح من المهم جدًا أن نكون قادرين على تحديد متى ستحدث هذه الحقن الكتلي الإكليلي والعواصف. تعتبر الجسيمات المشحونة الموجودة في هذه الحقن الكتلية الإكليلية خطيرة؛ إنه الكثير من الإشعاع الذي قد يصيب رائد الفضاء. رواد الفضاء والأقمار الصناعية ليسوا الضحايا المحتملين الوحيدين للعواصف الشمسية؛ يمكن للجسيمات المندفعة نحو الأرض أن تتفاعل مع مجالنا المغناطيسي، مما يسبب الفوضى في بعض الأحيان. عندما تصطدم هذه المادة بالمجال المغناطيسي للأرض، فإنها تتسبب في "رنينها"

تقريبًا مثل الجرس. عندما يكون لديك مجال مغناطيسي، ويتحرك هذا المجال المغناطيسي، تخبرنا الفيزياء أنه سيولد تيارات. لذلك، ستنشأ تيارات كهربائية في الغلاف الجوي الخارجي للأرض، ويمكن لهذه التيارات الكهربائية أن تسبب جميع أنواع الاضطرابات. تخلق التيارات مشاكل للأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض؛ فهي تعطل أنظمة تحديد المواقع العالمية ويمكن أن تتداخل مع معدات الاتصالات، مما يتسبب في انقطاع الاتصال اللاسلكي وتعطيل أنظمة الهاتف المحمول. يمكن لهذه الإطلاقات الجماعية أن ترسل عددًا كبيرًا من الجسيمات المشح

ونة نحو الأرض بحيث يتمكن بعضها من المرور عبر المجال المغناطيسي للأرض وحتى الوصول إلى محطات الطاقة هنا على الأرض، مما يتسبب في حدوث طفرات من الإلكترونات وانقطاع التيار الكهربائي ودوائر كهربائية قصيرة. في الحالات القصوى، تتسبب العواصف الشمسية في تداخل راديوي مفرط وزيادة مستويات الإشعاع، مما يتطلب إعادة توجيه الطائرات التي تحلق بالقرب من القطبين. ولكن على الرغم من قوة العواصف في عام 2003، إلا أنها لا تضاهي ما رآه عالم الفلك ريتشارد كارينجتون في عام 1859: توهج فائق. كان التوهج الفائق عام 1859 مذهلاً

لأنه قبل هذا الحدث، لم نكن نعرف حتى بوجود التوهجات. رأى كارينجتون هذا الوميض الضخم والمشرق على الشمس بالعين المجردة، ولكي يتمكن من رؤية ذلك، لا بد أنه كان توهجًا ضخمًا للغاية. كانت هناك تقارير عن تشغيل خطوط التلغراف دون تشغيلها. ربما لن نرى واحدة أخرى بهذه الشدة في حياتنا، على الرغم من أنه من الصعب تحديد ذلك على وجه اليقين. لقد ألقت الشمس علينا بعض المفاجآت. وإذا ضربت عاصفة مماثلة اليوم، فإن أحد التقديرات الأخيرة يشير إلى أن 130 مليون شخص سيفقدون الكهرباء، ربما لعدة أشهر. سيتم تدمير معظم البنية

التحتية الكهربائية، وشبكات الطاقة في جميع أنحاء العالم، وسيتم تحميل العديد من المحولات فوق طاقتها. إن انقطاع التيار الكهربائي عن جزء كبير من السكان لعدة أشهر يمكن أن يكلف مبالغ ضخمة من المال؛ وقد قدر الناس أنه سيصل إلى ما يزيد عن 2 تريليون دولار. لن نعرف إلا إذا حدث ذلك بالفعل، وكلما تلقينا المزيد من التحذيرات، كلما تمكنا من القيام بالمزيد لتقليل التأثير الاقتصادي، وهو أحد أسباب دراستنا للشمس. اقترب العلماء خطوة أخرى من القدرة على التنبؤ بهذه العواصف منذ إطلاق مرصد العلاقات الشمسية الأرضية، الم

عروف أيضًا باسم STEREO. يمنح هذا الزوج من المجسات العلماء الآن القدرة على رؤية الشمس ثلاثية الأبعاد. والآن، عندما يسافر أحد هذه المقذوفات الكتلية الإكليلية نحونا، فإننا ننظر في الواقع إلى المنظر الجانبي، ويمكننا أن نرى مدى سرعة انتقالها وكيف تتطور في بنيتها. في عام 2011، ستصل مجسات ستيريو إلى نقطة المراقبة المثالية على الجانبين المتقابلين من الشمس، مما يمنح ناسا رؤية 360 درجة ويسمح لها برؤية ما يأتي من الجانب البعيد من الشمس قبل أن يصطدم بالأرض. لذا، لأول مرة، سيكون لدينا رؤية كاملة للشمس من حول

نا ، وهذا سيقودنا إلى قدرة أفضل على التنبؤ بهذه الأنواع من العواصف. ولكن على الرغم من خطورة الحد الأقصى للطاقة الشمسية بسبب زيادة الطقس الفضائي، فإن نظير الدورة الشمسية للشمس ، والفترة الأكثر هدوءًا، الحد الأدنى للطاقة الشمسية، قد يأتي مع مخاطره الخاصة. عندما يكون هناك عدد قليل من البقع الشمسية على الشمس، يمكن للمناخ هنا على الأرض أن يبرد قليلاً. في عام 2008، شهدنا أقل عدد من البقع الشمسية منذ ما يقرب من قرن من الزمان، بإجمالي 266 يومًا خاليًا من البقع الشمسية. في عام 2008، كنا عند الحد الأدنى ل

لبقع الشمسية، ولكن الآن، كنا نتوقع أن نتجاوز هذا الحد الأدنى للبقع الشمسية، لكننا لم نفعل ذلك. لذلك، قد يعني هذا أن هذا الحد الأدنى من البقع الشمسية أطول أمدًا. يعتقد العلماء أن الحد الأدنى الذي طال أمده في الماضي كان له تأثير مخيف هنا على الأرض. من حين لآخر، يبدو أن دورة نشاط البقع الشمسية تختفي أو تتضاءل كثيرًا. كانت هناك مثل هذه الفترة من عام 1650 إلى أوائل القرن الثامن عشر، حيث تم تسجيل حوالي 50 بقعة شمسية فقط في حين أن هناك عادة عشرات الآلاف في نفس الإطار الزمني. كان يُطلق عليه اسم "الحد ال

أدنى لماوندر"، وكان مرتبطًا بدرجات حرارة أقل من المعتاد هنا على الأرض. شهدت أوروبا نوعًا من العصر الجليدي المصغر خلال تلك العقود القليلة. ما إذا كان هذا الحد الأدنى الحالي سيستمر لفترة طويلة بما يكفي لإحداث مثل هذا التأثير الكبير على الأرض أم لا، فلن يكون معروفًا لسنوات عديدة. لكن مقياس آخر للنشاط الشمسي، الرياح الشمسية، يبدو أنها تتضاءل، وقد يؤثر ذلك على الأرض. غدًا، بعد أن غُسلت في الغلاف الجوي للشمس، أصبحت الأرض محمية من الأشعة الكونية القاتلة. وبينما تحمينا قوة الشمس، فإنها يمكن أن تضرنا أيض

ًا. تبقى الحياة على الأرض على هذا القرب من نجمها، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى طبقة الأوزون. ولكن ماذا سيحدث لو اختفت طبقة الأوزون؟ إذا فقدت الأرض الكثير من طبقة الأوزون، فإن الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس سوف تخترق الغلاف الجوي وتصل إلى سطح الأرض. إن الكميات الهائلة من الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عن الشمس ستقضي بسرعة على معظم العناصر الأساسية في السلسلة الغذائية، مما يؤدي إلى القضاء على النباتات ثم الحيوانات. إذا تعرضنا لكميات هائلة من الأشعة فوق البنفسجية، فإن الحياة على الأرض ستموت ف

ي نهاية المطاف. ولكن ما الذي يمكن أن يسبب مثل هذا الانهيار الكارثي لطبقة الأوزون، وهو الأمر الذي من المفترض أن تحمينا منه الشمس؟ انفجار أشعة جاما. إن انفجارات أشعة جاما عبارة عن ومضات مكثفة وقصيرة من أكثر أنواع الإشعاع المعروفة نشاطًا. انفجارات أشعة جاما هي أقوى الأحداث في الكون. وفي ثوانٍ، تطلق نفس كمية الطاقة التي ستنبعث منها الشمس طوال حياتها. وتحدث عندما تموت بعض النجوم ذات الكتلة الكبيرة أو حتى تصطدم. ويمكن توليدها من عمليات شديدة للغاية، مثل انهيار النجوم ذات الكتلة الكبيرة وتحولها إلى ثقو

ب سوداء. تحدث في مكان ما في السماء مرة واحدة تقريبًا يوميًا، وتأتي من أماكن بعيدة جدًا. يقع معظمها على بعد مليارات السنين الضوئية، ولكن على بعد 8000 سنة ضوئية فقط، في أعماق كوكبة القوس، مدفونة في تكوين يشبه دولاب الهواء، تلوح في الأفق قنبلة موقوتة محتملة: WR104. نجمان يشتركان في رقصة كونية، ويدوران دورة كاملة مرة كل 8 أشهر. لكن أحد هذه النجوم على وشك التحول إلى مستعر أعظم وإصدار انفجار أشعة غاما. الآن، أحد هذين النجمين هو نجم ضخم جدًا قد يشكل في يوم من الأيام انفجارًا لأشعة جاما، وقد يضرب شعاعها

الأرض. إذا كان الشعاع عالي الطاقة الناتج عن انفجار أشعة جاما موجهًا مباشرة نحو الأرض، فقد يمثل ذلك خطرًا حقيقيًا. سيكون الإشعاع الناتج عن انفجار أشعة جاما شديدًا جدًا، وقصيرًا جدًا، في حدود 10 إلى 20 ثانية، ولكن هذا من شأنه أن يؤدي إلى سلسلة من الأحداث التي ستؤدي في النهاية إلى استنفاد الأرض ربما بنسبة 50٪ أو أكثر من طبقة الأوزون . تكهن العلماء بأن انفجار أشعة غاما القريب تسبب في انقراض قديم على الأرض منذ ملايين السنين. في ذلك الوقت، لم تكن هناك سوى حياة بحرية، وعلى الرغم من أن الحياة البحرية ف

ي أعماق البحر لن تتأثر بشكل مباشر بالأشعة فوق البنفسجية، فإن العوالق والحياة على السطح سوف تموت، وبالتالي السلسلة الغذائية سوف تتأثر. ويتفاقم التهديد بشكل أكبر بسبب ما شهده العلماء على مدى العقود القليلة الماضية: انخفاض بنسبة 20٪ في قوة الرياح الشمسية. الرياح الشمسية هي الانبعاث المستمر للجزيئات من الشمس. إنهم يحملون المجال المغناطيسي الموجود في الهالة الشمسية إلى الفضاء. وهو موجود حتى في حالة عدم وجود انبعاث كتلي إكليلي أو توهجات شمسية. تستمر الرياح الشمسية في الخروج إلى ما هو أبعد من مدار بلوت

و، وهي في الواقع تنفخ فقاعة في الفضاء بين النجوم. الآن، هذه فقاعة وقائية لأن المجالات المغناطيسية تحمينا من الجسيمات المشحونة القادمة من الخارج. عادة، تتدفق الرياح الشمسية قبالة الشمس في جميع الاتجاهات بسرعة تصل إلى مليون ميل في الساعة، وتسحب معها المجال المغناطيسي غير المرئي للشمس . إنهم يشكلون دفاع النظام الشمسي ضد التدخل بين المجرات - الغلاف الشمسي. الغلاف الشمسي هو الحد الذي تضرب فيه الرياح الشمسية الفضاء بين المجرات. إذن، فهي القشرة التي تحيط بالشمس والنظام الشمسي، حيث تحمينا من الرياح بين

المجرات. هنا على الأرض، اكتشف العلماء مؤخرًا أن الغلاف الشمسي يتقلص ويزداد ضعفًا. تم قياس ضغط الرياح الشمسية على أنه يتناقص على مدى السنوات الـ 25 الماضية. وفي الواقع، فإن الغلاف الشمسي، حيث يوجد ضغط الرياح الشمسية ، قد تقلص قليلاً. يزيد الغلاف الشمسي الأضعف من احتمالية تعرض الأرض للأذى الناتج عن المواد الكونية بين المجرات. لذا، إذا كانت الرياح الشمسية أقل، فإن الغلاف الشمسي نفسه سوف يتقلص. وهذا يجعل من السهل دخول المزيد من الأشعة الكونية إلى النظام الشمسي. بالفعل، قفز عدد الإلكترونات عالية الطا

قة ، وهي جانب صغير ولكن معبر من الأشعة الكونية حول الأرض، بنسبة 20٪. يبدو أن إلكترونات الأشعة الكونية قد زادت، وقد تشك في ذلك فإذا انخفضت الرياح الشمسية بنسبة 20-30% خلال الخمسة عشر عامًا الماضية، فستصبح الفقاعة أصغر، وتتوقع زيادة في الأشعة الكونية المجرية. الشيء الجيد بالنسبة لنا هو أننا نعيش على كوكب ذو غلاف جوي سميك ومجال مغناطيسي، لذلك لدينا نوعان من الدروع التي تحمينا. لكن هذا يمكن أن يتغير عندما يطلق WR104 انفجار أشعة غاما ، مما قد يخل بتوازن الشمس والأرض، وهو التوازن الذي قد يكون بالفعل ف

ي خطر بسبب شيء فعلته الشمس منذ مليارات السنين. على مدى مليارات السنين، طورت الشمس والأرض التوازن المثالي لازدهار الحياة، حيث تقعان في الوضع المعتدل للنظام الشمسي - ليست ساخنة جدًا وليست باردة جدًا. تمنحنا الشمس ما يكفي من الضوء، وما يكفي من الحرارة، وما يكفي من الطاقة لتغذية كوكبنا وحياتنا. الشمس تقود كل شيء على الأرض. الشمس هي مصدر الطاقة للأرض، لذا فإن كل الطاقة المنبعثة من الشمس تعمل على تسخين الأرض. هذا يحرك الطقس، على نطاق زمني أكبر، هذا يحرك المناخ، وبالتالي، الشمس هي مصدر الطاقة. إنها الب

طارية التي تحرك بيئة الأرض بأكملها. تستغل النباتات طاقة الشمس من خلال عملية التمثيل الضوئي، مما يؤدي إلى تكوين الكربوهيدرات. يستهلك الناس والحيوانات هذه الكربوهيدرات، ويحولونها إلى طاقة يمكننا استخدامها. حتى الوقود الأحفوري الذي يغذي حياتنا تم إنشاؤه بواسطة الشمس. ولكن يبدو أن استخدامنا المتزايد للوقود الأحفوري يخل بالتوازن بين الشمس والأرض. وبما أن جميع المواد الحية تحصل على طاقتها في البداية من الشمس، فإن الشمس هي مصدر الوقود الأحفوري، سواء كان الأشجار أو غيرها من الأشياء التي احتجزت في الطبقة

الصخرية ثم ضغطت ببطء، على مدى ملايين السنين، وتحولت إلى الهيدروكربونات التي نعرفها. ثم نقوم بحصادها واستخدامها من تحت الأرض. يطلق الوقود الأحفوري الذي نحرقه اليوم العنان لطاقة الشمس منذ ملايين السنين، مما يفوق التوازن القائم بين كوكبنا وأقرب نجم له. إذا أحرقنا كل هذا، فسنغير الغلاف الجوي بشكل لا يمكن التعرف عليه قبل وقت طويل من وصولنا إلى نقطة نفاد الموارد فيها فعليًا. ولقد شهدنا بالفعل التأثيرات المترتبة على الإفراط في استخدام الطاقة الشمسية في ارتفاع درجات الحرارة العالمية. أدى إطلاق ملايين ا

لأطنان من الطاقة الشمسية القديمة المخزنة في الوقود الأحفوري إلى تضخيم العملية الضرورية والطبيعية التي تسمى تأثير الاحتباس الحراري. يعتقد الكثير من الناس أن ظاهرة الاحتباس الحراري أمر سيء. حسنا، في الواقع، ليس كذلك. إنها تحافظ على دفء الأرض. وبدون ظاهرة الاحتباس الحراري، فإن محيطات الأرض سوف تتجمد صلبة. ما هو سيء هو الكثير من ظاهرة الاحتباس الحراري. إذا كان هناك الكثير من ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والميثان في الغلاف الجوي للأرض، فإن هذه الغازات تحبس الكثير من إشعاع الشمس، مما يؤدي إلى رفع مت

وسط ​​درجة حرارة الأرض، مما يؤدي إلى الاحتباس الحراري. الآن، يمكن أن يتسبب ذلك في ذوبان القمم القطبية وارتفاع مستويات المحيطات، مما يؤدي إلى كارثة على الأرض إذا حدث ذلك بسرعة كبيرة. لن يستمر غلافنا الجوي في حبس المزيد من الحرارة فحسب، بل قد يبدأ في التحلل. إن الاستخدام المستمر للطاقة الشمسية المتحجرة سيسمح لكميات غير مرغوب فيها من الإشعاع من شمسنا. في الوقت الحالي، تمنع طبقة الأوزون لدينا غالبية أشعة الشمس فوق البنفسجية من الوصول إلى الأرض، بينما تسمح فقط بما يكفي من ضوء الشمس لتزويدنا بما نحتاج

ه للبقاء على قيد الحياة. تفاعل ضوء الشمس مع بشرتنا ينتج فيتامين د، وهو فيتامين مفيد للغاية. فيتامين د يمكن أن يحمينا من عدد من الأمراض، بما في ذلك اضطراب العظام وهشاشة العظام وأمراض القلب. ولكن هنا أيضاً تم تحقيق التوازن. الكثير من الشمس يمكن أن يغير الحمض النووي لدينا، مما يسبب سرطان الجلد. إن الحفاظ على التوازن بين الشمس والأرض الذي يسمح للحياة بالازدهار سيتطلب استخدام قدر أقل من طاقة الشمس القديمة والمزيد من الطاقة التي توفرها يوميًا . بعد كل شيء، يُقدر إنتاج طاقة الشمس بـ 386 مليار مليار ميج

اوات، مما يعني أنه في 15 دقيقة، يشع نجمنا من الطاقة ما يستهلكه كل أشكال الحياة على الأرض في عام واحد. لقد كان استغلال مصدر الطاقة هذا هدف العلماء لعقود من الزمن. بالنسبة للحجم الهائل، سيكون القمر الصناعي الشمسي غير مسبوق - هيكل مساحته 35 إلى 40 ميلًا مربعًا مغطى بخلايا شمسية، قادر على التقاط طاقة الشمس على مدار 24 ساعة يوميًا وإرسالها إلى الأرض. ولم تحقق ناسا بعد هدفًا على هذا النطاق، إلا عملها مع تقنيات الطاقة الشمسية في الفضاء لديها تكنولوجيا متقدمة هنا على الأرض. إن تاريخ الخلايا الشمسية هو ف

ي الأساس تقنية عادت إلى الأرض من الفضاء. عندما بدأنا العمل على برامج H و Mercury و Gemini لأول مرة، كنا بحاجة إلى محطات طاقة في الفضاء. وكانت الخلايا الشمسية وسيلة طبيعية للقيام بذلك. حاليًا، لدينا طريقتان لاستغلال طاقة الشمس بشكل مباشر: الطاقة الشمسية الحرارية، والتي تحول طاقة الشمس إلى حرارة عن طريق تركيزها بما يكفي لتشغيل التوربينات، والألواح الشمسية، التي تستخدم التكنولوجيا القائمة على السيليكون لتحويل الطاقة من الأعلى مباشرة إلى كهرباء. . يمكننا الاستفادة بشكل غير مباشر من طاقة الشمس من خلا

ل توربينات الرياح، حيث نلتقط الطاقة التي ينتجها الطقس الذي تساعد الشمس على خلقه. يتم تحسين هذه التقنيات باستمرار، ولكن بعض العلوم الجديدة الأكثر إثارة للاهتمام تأتي من عملية قديمة جدًا: عملية التمثيل الضوئي. هناك بعض الفرص المثيرة حقًا بينما ننتقل من عالم الخلايا الشمسية شبه الموصلة إلى الخلايا العضوية، في محاولة لتقليد الطبيعة الأم. تمكن العلماء من توليد الكهرباء من شيء موجود في سوق المزارعين: السبانخ. هناك جزيئات عضوية في السبانخ، كما هو الحال في جميع النباتات الخضراء، ولكن السبانخ تحتوي على ج

زيء مناسب جدًا حيث يمكنك حصاد ذلك الببتيد، ذلك الجزيء. وتمكن الباحثون بعد ذلك من وضع هذا الببتيد في نوع من الساندويتش الشمسي، ووضعه بين مادتين موصلتين للكهرباء. عندما يتعرض لأشعة الشمس، فإنه سوف يدور الإلكترونات، وهو التيار، وهو الكهرباء. لذا، يمكن لهذه الجزيئات العضوية أن تصبح خلايا شمسية صغيرة. من أجل الحفاظ على التوازن بين الأرض وأقرب نجم لنا، أصبح من الواضح أننا يجب أن نركز على إيجاد طرق لتزويد حياتنا بالطاقة التي توفرها الشمس اليوم. ففي نهاية المطاف، فإن الطاقة الشمسية الواعدة هي أنه طالما

أن الشمس تشرق، فإن طاقتها يمكن أن تكون من نصيبنا. ولكن ماذا سيحدث عندما تصبح قوتها وفيرة للغاية؟ إن العناصر التي تشكل الشمس والأرض وحتى البشرية كلها تأتي من مكان واحد: غبار النجوم، بقايا النجوم التي عاشت قبل مليارات السنين. وكما ماتت تلك النجوم، ستموت شمسنا أيضًا بعد حوالي 5 مليارات سنة. سوف تصبح الشمس بسرعة أكبر بكثير، وأكثر سطوعًا، وأكبر بكثير. ستصل الشمس إلى مرحلة تحترق فيها كل ما لديها من الهيدروجين، وبمجرد حدوث ذلك، ستبدأ في حرق كل ما لديها من الهيليوم. ستبدأ الشمس بالتوسع عندما تصل إلى مرح

لة تسمى العملاق الأحمر. ومع توسعه، سيبدأ بالتوسع إلى حجم أكبر بكثير وملء النظام الشمسي الداخلي. سوف تتوسع مدارات الكواكب نفسها إلى الخارج أيضًا لأنها ليست ضخمة خلال تلك المرحلة. بعض حالات عدم الاستقرار، والتي أسميها التجشؤ الكوني، سوف تتسبب في قذف الغلاف الجوي الخارجي للشمس بلطف. سوف تستمر الطبقات الخارجية للعملاق الأحمر في الانجراف بمعدل بطيء. ستقوم الطبقات الداخلية الساخنة للشمس بتأيين سحابة الغاز المحيطة بها وتسبب توهجها. لذا، ستكون شمسنا محاطة بسحب الغاز المتوهجة. سوف يشكلون ما يسمى بالسديم

الكوكبي. إنها أشكال جميلة. بعضها مستدير تمامًا، لكن بعضها الآخر تم تشويهه إلى أشكال أخرى. لقد خرجوا بشكل غير متماثل من النجم الموجود بالأسفل. ما سيبقى هو قلب شمسنا المنقبض، ولن ينتج أي طاقة جديدة من خلال التفاعلات النووية لأن جميع التفاعلات النووية ستتوقف. لذلك، سوف يستمر في الانكماش والتلاشي ببطء مع مرور الوقت حتى يختفي في النهاية عن الأنظار. سيكون لموت الشمس آثار كارثية على النظام الشمسي. إذا لم يبتلع التوسع الهائل الكواكب القريبة، فمن المحتمل أن يغير مداراتها ويؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها ، ب

ما في ذلك الأرض. سيتم قلي سطح الأرض حتى يصبح مقرمشًا. من المحتمل أن يتم خبز الأرض بطريقة أو بأخرى. أعني، تخيل أن الشمس أكثر سطوعًا بمقدار مرة أو 200 مرة مما هي عليه الآن. تخيل كم ستسخن الأرض. لن يكون مكانًا ممتعًا للتواجد فيه. في الواقع قد يتم خبزها قبل أن تموت الشمس تمامًا لأن الشمس ستصبح أكثر سخونة حتى قبل أن تصبح عملاقًا أحمر وتصبح كبيرة مثل مدار الأرض. سيصبح الجو أكثر دفئًا، وفي مرحلة ما، ستصبح الأرض ساخنة بدرجة كافية حتى يغلي الماء. لذلك، سوف تتبخر المحيطات، وستتوقف الحياة كما نعرفها أن تكو

ن موجود. إذا بقي أي شيء من الأرض، فسوف تتقلص الشمس إلى قزم أبيض، وسوف تتجمد الأرض بدلاً من التسخين. لن يكون هذا مكانًا ممتعًا للعيش فيه، لكن هذا سيحدث بعد مليارات ومليارات السنين من الآن. لم يكن لدينا صواريخ في الأقمار الصناعية الفضائية إلا منذ 50 عامًا أو نحو ذلك. نحن نتحدث، والآن نتحدث عن المليارات. من الواضح أننا سنكون قادرين على السفر حول النظام الشمسي على الأقل للذهاب إلى الأماكن التي ستكون بنفس درجة حرارة الأرض الآن، وسنكون قادرين بحلول ذلك الوقت على الذهاب إلى أنظمة شمسية أبعد . لذلك، لا

أقضي الكثير من الوقت في القلق بشأن ما سيحدث للشمس بعد 5 مليارات سنة. لقد أعطتنا الشمس حياتنا، وسوف تأخذها في النهاية، وعلى الرغم من أن الأرض ستموت، إلا أنها وكل شيء عليها سيعيش في جزء منه على غبار النجوم الذي أعطى الأرض وجميع سكانها الحياة. سوف يصبح يومًا ما غبار النجوم الذي سيولد جيلًا جديدًا من الكواكب والنجوم والحياة. إذن، في الواقع، نحن غبار النجوم. الكربون الموجود في خلاياك، والأكسجين الذي تتنفسه، والكالسيوم الموجود في عظامك ، والحديد الموجود في خلايا الدم الحمراء، كل هذه العناصر تم إنشاؤها

عميقًا داخل النجوم من خلال تفاعلات نووية جديدة. ولأن بعض تلك النجوم تنفجر، فإننا في النهاية قادرون على الوجود. إن إدراك أننا جئنا من النجوم هو أحد أعظم الاكتشافات على الإطلاق في كل العلوم.