ملحوظة المحرر: بال بريك هو فيزيائي شمسي نرويجي حاصل على دكتوراه من جامعة أوسلو في الفيزياء الفلكية وهو الآن مستشار أول لمركز الفضاء النرويجي. وقد كتب كتابًا علميًا شهيرًا جديدًا حول الشمس ، بعنوان شمسنا المتفجرة. وليمة بصرية لمصدرنا للضوء والحياة. اكتشف كيف يمكنك الفوز بنسخة من الكتاب هنا. كتب Brekke هذا الضيف هذا لمجلة الفضاء.
لقد سحرتني الشمس لسنوات عديدة. ربما هذا ليس غريباً للغاية لأنني مشيتُ في خطواتي الأولى في المرصد الشمسي في هارستوا ، شمال أوسلو مباشرة. عمل والدي هناك بعد ذلك. خلال دراستي في الجامعة في أوسلو ، ألهمني مستشاري لقضاء بعض الوقت في التواصل مع الجمهور. ولذا كان اهتمامي بمشاركة المعرفة حول أسرار الشمس هو ما أدى إلى كتابتي لهذا الكتاب.
يعرض هذا الكتاب خصائص الشمس ، وكيف فتن البشر لآلاف السنين ، وكيف يؤثر على مجتمعنا التكنولوجي. آمل أن يلهم هذا الكتاب اهتمامًا متزايدًا بالشمس والعلوم الطبيعية بشكل عام. تعد الشمس مدخلًا مثاليًا للعلوم الطبيعية ، لأنها تؤثر على الأرض والبشر بطرق عديدة. تتفاعل فيزياء الطاقة الشمسية مع العديد من المجالات العلمية الأخرى ، مثل الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والأرصاد الجوية على سبيل المثال لا الحصر.
الشمس
التسمية التوضيحية: تؤثر الشمس على الأرض بطرق عديدة. الصورة مجاملة من Springer.
توفر الشمس الطاقة لجميع أشكال الحياة على الأرض وتقود نظام المناخ وبالتالي فهي مهمة جدًا لنا جميعًا. يعمل على عملية التمثيل الضوئي في النباتات وهو المصدر النهائي لجميع أنواع الطعام والوقود الأحفوري. ومع ذلك ، يمكن للعواصف على الشمس أن تتداخل أيضًا مع الأنظمة على الأرض التي يعتمد عليها مجتمعنا.
بالنظر إلى السماء بالعين المجردة ، تبدو الشمس ثابتة وهادئة وثابتة. من الأرض ، الاختلاف الوحيد الملحوظ في الشمس هو موقعها (حيث ستشرق وتغرب اليوم؟). لكن الشمس تعطينا أكثر من مجرد تدفق مستمر من الدفء والضوء.
تقع الشمس على بعد 150 مليون كيلومتر عنا ، وهي مفاعل نووي حراري ضخم يدمج ذرات الهيدروجين في الهيليوم وينتج درجات حرارة بملايين درجات الحرارة ومجالات مغناطيسية شديدة. بالقرب من السطح ، تشبه الشمس وعاء من الماء المغلي مع فقاعات من الغاز الساخن المكهرب. يُعرف التيار الثابت للجسيمات التي تتطاير بعيدًا عن الشمس بالرياح الشمسية. تهب الرياح الشمسية بسرعة 1.5 مليون كيلومتر في الساعة ، وتحمل مليون طن من المادة إلى الفضاء كل ثانية (وهي كتلة بحيرة يوتا الكبرى المالحة).
تخضع الشمس كل 11 عامًا لفترة من النشاط تسمى "الحد الأقصى للطاقة الشمسية" ، تليها بعد 5 سنوات بفترة هادئة تسمى "الحد الأدنى للطاقة الشمسية". خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية هناك العديد من البقع الشمسية ، وخلال الحد الأدنى للطاقة الشمسية هناك عدد قليل. وبالتالي ، فإن إحدى طرق تتبع النشاط الشمسي هي من خلال ملاحظة عدد البقع الشمسية. البقع الشمسية عبارة عن بقع داكنة مثل النمش على السطح الشمسي الذي يتشكل عندما تكون خطوط المجال المغناطيسي أسفل سطح الشمس ملتوية تمامًا وتنتشر عبر السطح الشمسي. يمكن أن تستمر البقع الشمسية من بضع ساعات إلى عدة أشهر ، ويمكن أن تنمو البقع الشمسية الكبيرة إلى عدة أضعاف حجم الأرض. على الرغم من أن الصينيين سجلوا بعض الملاحظات في وقت مبكر من 28 قبل الميلاد ، فإن العلماء يراقبون ويسجلون بقع الشمس منذ حوالي عام 1610 عندما وجه غاليليو غاليلي تلسكوبه نحو الشمس.
لماذا يهتم العلماء بنقاط الشمس؟ لأنها علامات واضحة للاضطراب داخل الشمس التي تؤدي إلى تأثيرات الطقس الفضائي على الأرض. غالبًا ما ترتبط عمليات طرد الكتلة التاجية (CME) والتوهجات الشمسية بمجموعات البقع الشمسية.
خلال السنوات القليلة القادمة ، ستحدث المزيد من العواصف الشمسية مع اقتراب الشمس من أقصى نشاط في عام 2013.
مناخ الفضاء
على مدى السنوات القليلة القادمة ، ستحدث المزيد من العواصف الشمسية مع اقتراب الشمس من أقصى نشاط في عام 2013. وأحيانًا يمكن أن تسبب هذه العواصف أضرارًا هنا على الأرض؟ بالإضافة إلى خلق الشفق الجميل ، فإن العواصف الشمسية لها العديد من الآثار السلبية. الشفق هو مظهر لشيء عنيف يحدث في غلافنا الجوي ، حيث يتم توليد 1500 جيجاوات من الكهرباء في بعض الأحيان. هذا ضعف إنتاج الطاقة تقريبًا في أوروبا!
ترسل العواصف الشمسية كمية كبيرة من الإشعاع والجسيمات والغاز والمجالات المغناطيسية إلى الفضاء ، وأحيانًا مباشرة نحو الأرض. نحن محظوظون لأننا محميون من معظم الإشعاع والجزيئات الخطرة. ويرجع ذلك إلى الغلاف الجوي الذي يمنع الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية من الوصول إلى الأرض ، والغلاف المغناطيسي الذي ينحرف الجسيمات. تسمى آثار العواصف الشمسية طقس الفضاء.
حتى حوالي 100 عام مضت كانت العواصف الشمسية تمر دون أن يلاحظ البشر الكثير. ومع ذلك ، يعمل اليوم أكثر من 1000 قمر صناعي في الفضاء. يعتمد مجتمعنا على عمل هذه الأقمار الصناعية بشكل صحيح طوال الوقت. نحن نستخدم الأقمار الصناعية للتنبؤات الجوية والاتصالات والملاحة ورسم الخرائط والبحث والإنقاذ والبحث والمراقبة العسكرية. يمكن أن يكون لفقدان القمر الصناعي وإشاراته عواقب وخيمة.
تؤثر العواصف الشمسية على أنظمة الملاحة المهمة والاتصالات اللاسلكية الهامة. يمكن أن تفقد طائرات الركاب التي تحلق فوق المناطق القطبية الاتصال اللاسلكي بجهاز التحكم في الطيران. قد تتوقف هواتف الأقمار الصناعية عن العمل ، وقد تؤدي العواصف الشمسية إلى تدمير بعض شبكات الكهرباء.
نبذة عن الكاتب:
عمل بول بريكي مع تلسكوبات شمسية حديثة للغاية منذ عام 1985 ونشر أكثر من 40 مقالة تمت مراجعتها من قِبل النظراء و 70 ورقة بحث وأكثر من 30 مقالة علمية شائعة. لمدة ست سنوات كان نائب عالم مشروع وكالة الفضاء الأوروبية للمركبة الفضائية SOHO.
