هناك فجوة في مراقبتنا للشمس: جزء من غلافها الجوي غير مرئي بشكل فعال لتلسكوباتنا. ومع ذلك، فإن الصور الملتقطة من الأرض أثناء كسوف الشمس تملأ تلك الفجوة، مما يوفر نظرة غير مسبوقة على الطبقة المخفية لنجمنا.
لكن التقاط هذه الصور يتطلب خبرة ومعدات خاصة والكثير من الصبر. . أحد الأشخاص القلائل الذين يمكنهم التعامل والمعالجة صور كسوف الشمس حتى يتمكنوا من الكشف عن بعض أفضل أسرار الشمس حمايةً هو عالم الرياضيات التشيكي ميلوسلاف دروكمولر. إن عروضه المذهلة للأشعة البيضاء الضعيفة والخطوط المغناطيسية الحلقية التي تشكل الإكليل الشمسي عندما تخرج للعين البشرية من الشمس الكسوفة معروفة جيدًا في دوائر الفيزياء الشمسية.
تحدث Druckmüller إلى موقع Space.com من مكتبه في جامعة برنو للتكنولوجيا في جمهورية التشيك قبل أيام قليلة من مغادرته إلى المكسيك. وهناك، وبالتعاون مع باحثين من جامعة هاواي، سيشرف على حملة تصوير معقدة خلال الفترة كسوف كلي للشمس يوم 8 إبريل.
متعلق ب: كيفية تصوير كسوف الشمس الكلي يوم 8 أبريل 2024
وفي يوم الكسوف، ستلتقط 66 كاميرا مزودة بمرشحات خاصة وموزعة عبر ثلاثة مواقع مراقبة في المكسيك والولايات المتحدة عشرات الآلاف من الصور خلال الكسوف الذي يستغرق أربع دقائق تقريبًا. ويأمل الباحثون أنه من خلال مجموعة البيانات الهائلة هذه، ستتمكن معالجة الصور المتخصصة لـ Druckmüller من استخلاص بعض المعلومات غير المعروفة سابقًا حول منطقة الشمس غير المرئية.
النقطة العمياء
يتكون الإكليل الشمسي من غاز مشحون رفيع للغاية يسمى البلازما، وهو الجزء العلوي من الشمس جو الشمس. وهو أقل سطوعًا بمليون مرة من الغلاف الضوئي الأساسي الذي يشكل السطح المرئي للشمس، لذلك يفوق سطوعه تمامًا ضوء النجم عند رؤيته في الضوء المرئي.
ولرصد الإكليل، يحتاج علماء الفلك إلى حجب القرص الشمسي المرئي للسماح للضوء الإكليلي الخافت بالظهور في مواجهة الكون المظلم. للقيام بذلك، يستخدمون أداة تسمى أ الإكليلوهي مجهزة بمحجب يحجب ضوء الشمس.
لكن إذا كان الخفي لا يغطي إلا الظاهر شمس، فإن الحيود – انحناء الضوء حول عائق – من شأنه أن يسمح للضوء الساطع للغلاف الضوئي بالتسرب حول حواف الغطاء المحجوب وإفساد الصور الفوتوغرافية. ولذلك، يستخدم علماء الفلك حجابيات أكبر تغطي أيضًا الإكليل الداخلي حتى مسافة نصف قطر شمسي واحد من سطح الشمس.
ومع ذلك، فإن القمر، كونه بعيدًا، لا يسبب أي حيود بينما يكون حجمه مناسبًا لتغطية القرص الشمسي بشكل مثالي أثناء الكسوف الكلي.
وقال دروكمولر: “إن أي كوروناغراف يحاول تقليد كسوف الشمس هو أدنى مستوى من كسوف الشمس الفعلي”. “إنه قريب جدًا من التلسكوب، وهذا يعني أنه يسبب الحيود. ولهذا السبب، يجب أن يكون المحجب أكبر بكثير من قرص الشمس، مما يعني أننا لا نستطيع رؤية الجزء الأعمق من الإكليل”.
وبسبب هذه القيود، لا يعرف العلماء سوى القليل جدًا عن العمليات التي تحدث في هذه المنطقة المخفية.
“إذا قمت بالتقاط صور من التلسكوبات الفضائية مثل مرصد ديناميكيات الطاقة الشمسيةوقالت شادية حبال، أستاذة الفيزياء الشمسية بجامعة هاواي ومعاونة دروكمولر، خلال مؤتمر في برنو في نوفمبر/تشرين الثاني 2022: “يمكنك رؤية سطح الشمس في الضوء فوق البنفسجي الشديد”. على السطح، ولكن من الواضح أن هذا لا يكفي لفهم كيفية توسع هذه البلازما في الفضاء.
الكورونا هي مصدر الرياح الشمسية، التدفق المستمر للجسيمات المشحونة التي تتوسع عبر النظام الشمسي. وفي بعض الأحيان، يثور مع انفجارات هائلة تعرف باسم طرد الكتلة الإكليليةوالتي يمكن أن تسبب عواصف مغناطيسية أرضية مثيرة على الأرض. العديد من العمليات التي تعمل على تسريع هذه الرياح الشمسية إلى الفضاء تحدث في النقطة العمياء للكوروناغراف: الشمس نفسها.
اكتشاف فرصة
في صور كسوف الشمس التي التقطها دروكمولر، تظهر هذه المنطقة المخفية بتفاصيل غير مسبوقة. يتكون الغاز الإكليلي في معظمه من الهيدروجين والهيليوم المتأين، مع القليل من العناصر الأثقل، مثل الحديد والمغنيسيوم والسيليكون والكالسيوم، ويدور حول خطوط المجال المغناطيسي للشمس. وفي أماكن أخرى، يتدفق إلى الفضاء من البقع الشمسية الكبيرة أو المناطق النشطة ويتدفق من الثقوب الإكليلية حيث تنكسر خطوط المجال المغناطيسي.
قام دروكمولر بتجربة التصوير الفوتوغرافي لكسوف الشمس لأول مرة في عام 1999، عندما زار ظل القمر أوروبا الوسطى لأول مرة منذ 150 عامًا. كانت جمهورية التشيك خارج نطاق الكسوف الكلي، وكان الطقس العاصف يهدد بإفساد التجربة في العديد من أقرب مواقع المشاهدة. انطلق Druckmüller إلى المجر، التي وفرت “سماء صافية تمامًا”.
قضى دروكمولر، وهو خبير في تحليل الصور الرياضية، أشهرًا في إتقان الصور، محاولًا إنشاء مناظر تحاكي التجربة التي قد يمر بها مراقب بشري إذا تمكنت أعينه من التعامل مع الاختلاف الهائل في السطوع بين أجزاء الإكليل القريبة من سطح الشمس و تلك التي تمت إزالتها أكثر. في ذلك الوقت، لم يكن لديه أي فكرة عن أن هذه “الهواية” الجديدة ستتحول إلى مهنة ثانية.
قال دروكمولر: “كنت ألعب بها فقط”. “كان هدفي هو إنشاء صور جميلة وعالية الجودة لكسوف الشمس. وكان هذا كل ما في الأمر.”
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، شارك إبداعاته على موقع إلكتروني شخصي. ومن هناك، وجدت إحدى الصور طريقها إلى ورقة بحثية نشرها حبال وزملاؤه في مجلة علمية. لم يكن يعلم أنهم استخدموا صورته، ولم يعرفوا أنها صورته.
قال دروكمولر: “لقد كانت صدفة كاملة”. “لقد أخذها شخص ما من موقع الويب الخاص بي وأزال حقوق الطبع والنشر. ولم أكتشف ذلك إلا من خلال صديق. لقد تواصلت معهم لحل هذا الأمر، وبدأنا التعاون. وفي غضون عام، ذهبنا معًا في رحلة استكشافية.”
قياس درجة الحرارة
منذ عام 1999، شارك دروكمولر في أكثر من اثنتي عشرة عملية رصد لكسوف الشمس. ومع مرور السنين، أصبحت الحملات أكثر تعقيدًا. بالنسبة للكسوف القادم، قام فريق دروكمولر في برنو بشحن آلاف الجنيهات من معدات التصوير الفوتوغرافي الخاصة، والتي سيتم نشرها عبر مواقع المراقبة الثلاثة.
بالإضافة إلى التقاط الضوء الأبيض للإكليل، يمكن للباحثين الآن تصور الخطوط الطيفية لمختلف الأيونات النشطة الموجودة في الغاز الإكليلي. وهذا يفتح الباب لمزيد من العلوم المثيرة.
وقال دروكمولر: “تظهر أنواع مختلفة من الأيونات عند درجات حرارة مختلفة، لذلك من خلال تصوير الخطوط الطيفية لأنواع مختلفة من الأيونات، يمكننا قياس درجة الحرارة في أجزاء مختلفة من الإكليل”. “من الصعب جدًا القيام بذلك في أي جزء آخر غير الجزء المرئي من الطيف، ولا يمكن القيام به حقًا بواسطة مجسات في الفضاء، والتي لا ترى الضوء المرئي.”
واعترف دروكمولر بأن التعقيد المتزايد للملاحظات قد حرم التجربة من بعض المتعة. ما كان ذات يوم مغامرة مثيرة أصبح الآن أشبه بعملية صناعية.
قصص ذات الصلة
ربما يكون العلماء قد تمكنوا للتو من حل أعظم أسرار الشمس
– العلماء أخيرًا يتطلعون داخل الهالة الوسطى للشمس
— شاهد صور الشمس الجديدة المذهلة من أكبر تلسكوب شمسي في العالم
وقال: “سنقضي أربعة أيام في تجميع كل المعدات معًا”. “إن الكسوف بحد ذاته مرهق للغاية بالنسبة لنا لأن كل شيء يجب أن يعمل بشكل صحيح. سأشعر بالارتياح عندما أعود إلى مكتبي وأمتلك القرص الصلب على مكتبي لأعمل عليه.”
ويأمل دروكمولر أن تكون الصور الأولى جاهزة لمشاركتها مع العالم وزملائه العلميين في هاواي بعد أسبوعين من حدوث الكسوف. وقال إن معالجة جميع البيانات قد تستغرق حتى الرحلة الاستكشافية التالية.