الملخص:
قد تكون التغيرات التي تبدو سلمية في النشاط على سطح الشمس أكثر تعقيدًا بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. ومن خلال تحليل عقود من بيانات التذبذب الشمسي، وجد العلماء أن أدنى مستويات الانخفاض بين دورات النشاط الشمسي المختلفة ليست متماثلة تمامًا. خلال الحد الأدنى العميق للطاقة الشمسية، كانت هناك تغييرات قابلة للقياس في البنية الداخلية للشمس. وهذا يعني أن دورة نشاط الشمس التي تبلغ 11 عامًا لا تؤثر على السطح فحسب، بل تترك بصماتها أيضًا في الداخل.
تمر الشمس بدورة كاملة من النشاط كل 11 عامًا تقريبًا. خلال فترة النشاط الأقصى، زادت البقع الشمسية والتوهجات وانبعاث الكتل الإكليلية بشكل ملحوظ، ثم ضعف النشاط تدريجيًا ودخل في فترة الحد الأدنى للطاقة الشمسية. ومع تغير المجال المغناطيسي بشكل دوري، تنعكس الأقطاب المغناطيسية للشمس أيضًا. ومع ذلك، ركزت الملاحظات السابقة بشكل أساسي على سطح الشمس، لذلك لم يتمكن العلماء من تحديد ما إذا كانت أدنى النقاط في الدورات المختلفة لها تأثيرات مختلفة على باطن الشمس.
استخدم فريق البحث بيانات رصد طويلة المدى من شبكة برمنغهام للتذبذب الشمسي (BiSON) لمقارنة الحد الأدنى من الفترات بين دورات النشاط الشمسي المتتالية. يتكون BiSON من ستة أجهزة للرصد الشمسي موجودة في مواقع مختلفة حول العالم، والتي يمكنها تسجيل التذبذبات الصوتية المتولدة داخل الشمس بشكل مستمر والمنتشرة على السطح.
يشبه هذا النهج علم الزلازل. ويستطيع علماء الزلازل استنتاج البنية الداخلية للأرض من التغيرات في الموجات الزلزالية أثناء مرورها بها، كما تنتج الشمس كميات كبيرة من الموجات الصوتية. عندما تتغير درجة الحرارة والكثافة والضغط وحركة المواد داخل الشمس، يتغير أيضًا تردد وخصائص انتشار هذه التذبذبات. لذلك، من خلال تتبع التذبذبات الشمسية مع مرور الوقت، يمكن للعلماء "الاستماع" بشكل غير مباشر إلى ما يحدث داخل الشمس.
تظهر الأبحاث أن الحد الأدنى الأخير للطاقة الشمسية، أي الحد الأدنى للفترة بين دورتي النشاط 24 و25، يختلف بشكل كبير عن أدنى النقاط في الدورات السابقة. لقد حدثت تغيرات قابلة للقياس في بنية وخصائص تذبذب الطبقة الخارجية للشمس، وهذا التغيير ليس اختلافًا بسيطًا في شدة النشاط السطحي، ولكنه يمتد إلى باطن الشمس.
يشعر العلماء بالقلق بشكل خاص بشأن تغيرات التذبذبات على أعماق مختلفة داخل الشمس. وتظهر نتائج الأبحاث أن دورة النشاط الشمسي لا تتجلى فقط في الزيادة والنقصان الدوريين في عدد البقع الشمسية، ولكنها تغير أيضًا الحالة الفيزيائية لطبقة الشمس الخارجية والداخلية. بمعنى آخر، "فترات الهدوء" التي تمر بها الشمس ليست كلها متطابقة، وكل دورة من النشاط قد تؤثر على باطن الشمس بطرق مختلفة قليلاً.
تكمن أهمية هذا الاكتشاف في أنه قد يساعد العلماء على فهم كيفية توليد المجال المغناطيسي الشمسي وتطوره. يرتبط مصدر دورة نشاط الشمس التي تبلغ 11 عامًا ارتباطًا وثيقًا بآلية مولد المغناطيسية داخل الشمس، وستظهر التغيرات في المجال المغناطيسي في النهاية على شكل بقع شمسية، وتوهجات، وانبعاثات كتلية إكليلية وظواهر أخرى.
وقد عرف العلماء سابقا أن هناك دورات معقدة وتدفقات بلازما داخل الشمس. ومنها أن سرعة دوران الشمس تختلف باختلاف خطوط العرض، كما توجد طبقات قص مهمة في المناطق العميقة. ويُعتقد أن هذه المناطق مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتوليد المجال المغناطيسي الشمسي وتخزينه. وتظهر أحدث الأبحاث أنه يمكن اكتشاف التغيرات الداخلية التي خلفتها دورة النشاط الشمسي من خلال التذبذبات الشمسية، مما يوفر نافذة مراقبة جديدة لدراسة هذه العمليات العميقة.
وقال الباحثون إنه على الرغم من أن نشاط سطح الشمس يمكن أن يعكس الدورة الشمسية بشكل بديهي، إلا أنه لا يمكنه وصف كل ما يحدث داخل الشمس بشكل كامل. فقط من خلال الجمع بين عمليات رصد سطح الشمس وبيانات رصد الزلازل الشمسية، يمكن تحقيق فهم أكثر اكتمالًا للدورة الشمسية.
قد تساعد النتائج أيضًا في تفسير سبب اختلاف شدة الدورات الشمسية المختلفة. النشاط الشمسي ليس عملية تتكرر ميكانيكيا كل 11 عاما. قد يتغير طول الدورة، وشدة النشاط، وبنية المجال المغناطيسي الشمسي. يمكن أن تساعد دراسة كيفية التغيرات الداخلية للشمس بين هذه الدورات في تحديد الشكل الذي قد يبدو عليه النشاط الشمسي في المستقبل.
بالنسبة للأرض، لا يعد هذا النوع من الأبحاث ذا أهمية علمية أساسية فحسب. يمكن أن تؤدي التوهجات القوية والانبعاثات الكتلية الإكليلية التي تنتج عند زيادة النشاط الشمسي إلى إزعاج المجال المغناطيسي للأرض، وإثارة العواصف المغناطيسية الأرضية، والتأثير على البنية التحتية مثل الأقمار الصناعية، والاتصالات اللاسلكية، وأنظمة الملاحة، وشبكات الطاقة. ولذلك، فإن المزيد من الفهم لآلية تكوين المجال المغناطيسي الشمسي سيساعد أيضًا في تحسين قدرات التنبؤ بالطقس الفضائي في المستقبل.
لا يزال العلماء غير قادرين على التنبؤ بالكثافة المحددة لدورة نشاط الشمس التالية بناءً على هذا البحث وحده، لكن النتائج تثبت أن دورة الشمس التي تبلغ 11 عامًا يمكن أن تترك بالفعل تغييرات قابلة للقياس في باطنها. مع استمرار تراكم سلسلة زمنية أطول من بيانات التذبذب الشمسي، من المتوقع أن يحدد الباحثون ما إذا كانت هذه التغييرات الداخلية هي سمات عالمية للدورة الشمسية أو ما إذا كانت مرتبطة ببعض دورات النشاط الخاص.
التعليقات