تتحدى دراسة جديدة الافتراضات القائمة منذ فترة طويلة حول بنية الغلاف الجوي للشمس.
قد تكون العديد من الحلقات الإكليلية - خيوط بلازما ضعيفة التي اعتقد العلماء منذ فترة طويلة أنها موجودة في الغلاف الجوي للشمس - في الواقع أوهامًا بصرية ، وفقًا لورقة بحثية جديدة تتحدى الافتراضات السائدة حول ما نعرفه وما لا نعرفه عن الشمس.
اعتمد البحث ، الذي قاده المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) ونشر في مجلة الفيزياء الفلكية ، على محاكاة واقعية ثلاثية الأبعاد لإكليل الشمس. سمحت المحاكاة ، التي أجريت في NCAR منذ عدة سنوات ، للعلماء بتقطيع الهالة في أقسام مميزة في محاولة لعزل الحلقات الإكليلية الفردية.
ما وجدوه هو أن العديد من الحلقات لم تكن حلقات على الإطلاق.
بينما كان فريق البحث قادرًا على تحديد بعض الحلقات الإكليلية التي كانوا يبحثون عنها ، وجدوا أيضًا في كثير من الحالات أن ما يبدو أنه حلقات في الصور الملتقطة للشمس قد يكون في الواقع تجاعيد من البلازما الساطعة في الغلاف الجوي الشمسي. عندما تنثني صفائح البلازما اللامعة على نفسها ، تبدو الطيات كخطوط رفيعة لامعة ، تحاكي مظهر خيوط البلازما المتميزة والمكتفية ذاتيا.
النتائج ، التي أطلق عليها فريق البحث اسم فرضية "الحجاب الإكليلي" ، لها آثار مهمة على فهمنا للشمس ، حيث تم استخدام الحلقات الإكليلية المفترضة لعقود كوسيلة لاستنتاج معلومات حول الكثافة ودرجة الحرارة والأمور الفيزيائية الأخرى. خصائص الغلاف الجوي الشمسي.
قالت آنا مالانوشينكو ، عالمة المركز الوطني لأبحاث السرطان ، التي قادت الدراسة: "لقد أمضيت حياتي المهنية بأكملها في دراسة الحلقات الإكليلية". "كنت متحمسة لأن هذه المحاكاة ستتيح لي الفرصة لدراستها بمزيد من التفصيل. لم أتوقع هذا قط. عندما رأيت النتائج ، انفجر ذهني. هذا نموذج جديد تمامًا لفهم الغلاف الجوي للشمس ".
تحدي الحدس
يمكن رؤية ما يبدو أنه حلقات إكليلية في الصور الملتقطة للشمس في ضوء الأشعة فوق البنفسجية الشديدة. افتراض وجودها هو افتراض طبيعي للعلماء لأنه يناسب فهمنا الأساسي للمغناطيسية.
رأى معظم أطفال المدارس في مرحلة ما ما يحدث عندما يتم رش برادة الحديد بالقرب من قضيب مغناطيسي. توجه الحشوات نفسها على طول خطوط المجال المغناطيسي التي تدور من أحد قطبي قضيب المغناطيس إلى الآخر. تنتشر خطوط التقويس هذه ، وتصبح أضعف وأقل كثافة ، وكلما كانت أبعد عن المغناطيس.
تبدو الحلقات الإكليلية الظاهرة في صور الشمس متشابهة بشكل لافت للنظر ، وبما أن هناك مجالًا مغناطيسيًا مهمًا في الشمس ، فإن وجود خطوط المجال المغناطيسي التي يمكن أن تحبس حبلًا من البلازما بينها وتخلق حلقات يبدو وكأنه تفسير واضح. وفي الواقع ، تؤكد الدراسة الجديدة أن مثل هذه الحلقات موجودة على الأرجح.
ومع ذلك ، فإن الحلقات الإكليلية التي تظهر على الشمس لم تتصرف تمامًا كما ينبغي ، بناءً على فهمنا للمغناطيسات. على سبيل المثال ، يتوقع العلماء أن تتباعد خطوط المجال المغناطيسي على الشمس ، تمامًا كما في تجربة برادة الحديد ، وأنت تتحرك نحو أعلى في الهالة. إذا حدث هذا ، فإن البلازما المحصورة بين خطوط المجال ستنتشر أيضًا بين الحدود ، مما يخلق حلقات أكثر سمكًا وأقل سطوعًا. لكن صور الشمس لا تظهر هذه الظاهرة. بدلاً من ذلك ، لا تزال الحلقات الموجودة في الخارج تبدو رفيعة ومشرقة.
تساعد احتمالية أن تكون هذه الحلقات عبارة عن تجاعيد في الحجاب الإكليلي في تفسير هذا وغيره من التناقضات مع توقعاتنا للحلقات - ولكنها تطرح أيضًا أسئلة جديدة. على سبيل المثال ، ما الذي يحدد شكل وسمك الطيات؟ وكم عدد الحلقات الظاهرة في صور الشمس هي في الواقع خيوط حقيقية ، وكم عدد الأوهام البصرية؟
قال مالانوشينكو: "تذكرنا هذه الدراسة كعلماء بأنه يجب علينا دائمًا التشكيك في افتراضاتنا وأن حدسنا في بعض الأحيان يمكن أن يعمل ضدنا".
نموذج مبتكر يوفر رؤية جديدة للشمس
تم اكتشاف أن الحلقات الإكليلية قد تكون أوهامًا بفضل MURaM ، وهو نموذج مغناطيسي هيدروديناميكي إشعاعي تم تمديده لنمذجة الهالة الشمسية في جهد بقيادة NCAR. قبل عدة سنوات ، استخدمت مجموعة من الباحثين بقيادة مختبر لوكهيد مارتن للطاقة الشمسية والفيزياء الفلكية MURaM لإنشاء محاكاة مفصلة للغاية للإكليل الشمسي.
كانت المحاكاة رائدة عندما تم إنتاجها لأول مرة لأنها كانت قادرة على نمذجة ما كان يحدث في مناطق متعددة من الشمس في وقت واحد ، من الجزء العلوي من منطقة الحمل الحراري - حوالي 10,000 كيلومتر تحت سطح الشمس - عبر سطح الشمس وما بعده ، ما يقرب من 40,000 كيلومتر داخل الهالة الشمسية. تغطي هذه المناطق المتنوعة من الشمس مجموعة واسعة من الظروف الفيزيائية ، بما في ذلك الاختلافات في الكثافة والضغط ، وبالتالي لم يكتشف العلماء سابقًا طريقة لتمثيل هذه المناطق رياضيًا في محاكاة موحدة.
من بين النتائج الأخرى ، كانت المحاكاة الجديدة قادرة على التقاط دورة الحياة الكاملة للتوهج الشمسي لأول مرة ، من تراكم الطاقة تحت سطح الشمس إلى ظهور التوهج على السطح ، وأخيراً إلى إطلاق المتفجرات طاقة.
أنتج النموذج أيضًا مجموعات بيانات ثلاثية الأبعاد تحتوي على بنية المجال المغناطيسي والبلازما ، والتي يمكن استخدامها لتوليد ملاحظات "تركيبية". نظرًا لأن الهالة الشمسية رقيقة بصريًا - مما يعني أنه من السهل نسبيًا الرؤية من خلالها - تتداخل الهياكل في الإكليل مع بعضها البعض في صور الشمس. هذا يجعل من الصعب معرفة ما إذا كانت "الحلقة" التي تتداخل مع الحلقات الأخرى موجودة في الأمام أو الخلف. من الصعب أيضًا معرفة ما إذا كانت الحلقة نفسها تحتوي على مقطع عرضي مضغوط ، مثل خرطوم الحديقة ، أو تشبه حافة الشريط الطويلة المعروضة. من الممكن أيضًا أن ما يبدو أنه خيط رفيع قد يكون نتيجة بصرية ناتجة عن طية في ورقة من البلازما الساطعة.
توفر مكعبات البيانات التي تنتجها MURaM للعلماء فرصة تشريح الغلاف الجوي الشمسي ودراسة الهياكل المتداخلة بشكل منفصل ، وهو أمر غير ممكن مع المراصد والأدوات التي لدينا حاليًا.
في حين أن محاكاة MURaM هي واحدة من أكثر محاكاة الهالة الشمسية واقعية ، إلا أنها لا تزال مجرد نموذج. سيتطلب فهم عدد الحلقات الإكليلية التي هي في الواقع أوهام بصرية أساليب رصد مصممة بعناية لاستكشاف الهالة وتقنيات جديدة لتحليل البيانات.
المصدر