ملحوظة المحرر: قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
مع اقتراب الشمس من ذروة دورتها الشمسية الحالية ، يتزايد نشاط نجمنا. ووفقًا للعلماء ، قد تحدث تلك الذروة في وقت أقرب مما كان متوقعًا.
كل 11 عامًا أو نحو ذلك ، تمر الشمس بفترات من النشاط الشمسي المنخفض والعالي ، والذي يرتبط بكمية البقع الشمسية على سطحها. هذه المناطق المظلمة ، التي يمكن أن يصل بعضها إلى حجم الأرض أو أكبر ، مدفوعة بالمجالات المغناطيسية القوية للشمس والمتغيرة باستمرار.
على مدار الدورة الشمسية ، سوف تنتقل الشمس من فترة الهدوء إلى فترة النشاط المكثف. خلال ذروة النشاط ، التي تسمى الحد الأقصى للشمس ، تنقلب الأقطاب المغناطيسية للشمس. بعد ذلك ، ستصبح الشمس هادئة مرة أخرى خلال الحد الأدنى من الطاقة الشمسية.
في البداية ، كان من المتوقع أن تبدأ ذروة النشاط في يوليو 2025. والآن ، يعتقد الخبراء أن الذروة الدورية من المرجح أن تحدث في منتصف إلى أواخر عام 2024.
ارتفاع النشاط الشمسي
كانت الدورة الشمسية الحالية ، المعروفة باسم الدورة الشمسية 25 ، مليئة بالنشاط ، أكثر مما كان متوقعًا. لقد قام العلماء في مركز التنبؤ بالطقس الفضائي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي في بولدر ، كولورادو ، بالفعل بتتبع عدد من البقع الشمسية أكثر من تلك التي تم إحصاؤها في ذروة الدورة السابقة.
قال مارك ميش ، عالم الأبحاث في مركز التنبؤ بالطقس الفضائي: “لا توجد دورتان شمسيتان متماثلتان”. “هذا الحد الأقصى من الطاقة الشمسية هو ما يعادل الطقس الفضائي لموسم الأعاصير. إنه عندما نرى أكبر العواصف. ولكن على عكس موسم الأعاصير ، الذي يستمر بضعة أشهر ، يستمر الحد الأقصى للطاقة الشمسية بضع سنوات “.
وشمل النشاط المتزايد أيضًا التوهجات الشمسية القوية والانبعاثات الكتلية الإكليلية ، أو سحب كبيرة من الغاز المتأين تسمى البلازما والمجالات المغناطيسية التي تندلع من الغلاف الجوي الخارجي للشمس. يمكن أن تؤثر العواصف الشمسية الناتجة عن الشمس على شبكات الطاقة الكهربائية ونظام تحديد المواقع والطيران والأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض. تتسبب هذه الأحداث أيضًا في انقطاع التيار اللاسلكي بل وتشكل مخاطر لبعثات الفضاء المأهولة.
حدث مثال مشهور عندما اندلعت سلسلة من القذائف الكتلية الإكليلية من الشمس في 29 يناير 2022 ، مما تسبب في تسخين الغلاف الجوي الخارجي للأرض وتمدده. تسبب هذا التوسع في احتراق 38 من أصل 49 قمراً صناعياً من Starlink أطلقتها SpaceX.
لكن الزيادة في النشاط ليست غير عادية ، وستستمر فقط مع اقتراب الحد الأقصى للطاقة الشمسية.
قال الدكتور أليكس يونغ ، المدير المساعد للعلوم في قسم علوم الفيزياء الشمسية التابع لوكالة ناسا في مركز جودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت بولاية ماريلاند: “إنه أمر طبيعي تمامًا”. “ما نراه بشكل عام متوقع تمامًا. كلما اقتربت من الحد الأقصى للطاقة الشمسية ، ترى المزيد من البقع الشمسية تظهر في كتل. ستكون هذه الكتل في بعض الأحيان أكبر وتستمر لفترة أطول “.
مع اقتراب الحد الأقصى للطاقة الشمسية ، سوف تتشكل كتل البقع الشمسية بتردد أكبر بشكل متزايد ، مما يؤدي إلى زيادة النشاط.
قال ميشيل: “كلما أصبحنا أكثر اعتمادًا على التكنولوجيا ، وعلى شبكات الطاقة الكهربائية ، وعلى الأقمار الصناعية ، وعلى الطائرات وعلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، تزداد تأثيرات طقس الفضاء لأن هذه هي أنواع الأنظمة التي تتأثر بالعواصف الشمسية”. “على الرغم من أن هذه الدورة بالذات ليست شيئًا رائعًا من وجهة نظر الشمس ، إلا أنها من وجهة نظرنا.”
توقع ما ستفعله الشمس
قاد التوقعات الجديدة للحد الأقصى من الطاقة الشمسية سكوت ماكنتوش ، نائب مدير المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي ، وروبرت ليمون ، عالم أبحاث مشارك في معهد جودارد للفيزياء الشمسية للكواكب ، جنبًا إلى جنب مع معاونيهم. المعهد عبارة عن شراكة بين جامعة ماريلاند ومقاطعة بالتيمور وجامعة ماريلاند وكوليدج بارك والجامعة الأمريكية مع وكالة ناسا.
بدلاً من تتبع البقع الشمسية ، ركز الباحثون على ما يسمونه “المنهي” ، وهي النقطة التي يختفي فيها النشاط من دورة شمسية واحدة من سطح الشمس ، تليها زيادة حادة في النشاط الشمسي في الدورة الجديدة.
تعتبر البقع الشمسية حجر الزاوية في التنبؤ بالدورة الشمسية ، لكن ليمون قال إنه وزملاؤه يعتقدون أن تتبع النشاط المغناطيسي الذي يؤدي إلى البقع الشمسية يمكن أن يؤدي إلى تنبؤات أكثر دقة.
بمجرد الوصول إلى الحد الأقصى للطاقة الشمسية ، يمكن أن يستمر النشاط لسنوات.
وقال ليمون في الواقع ، إن عدد التوهجات الشمسية يبلغ ذروته بعد الحد الأقصى. تحدث الزيادة في المرحلة الصاعدة من الدورات الشمسية ذات الأرقام الزوجية ، وخلال المرحلة المتراجعة من الدورات الفردية.
قال: “ذروة العواقب هي بعد الحد الأقصى ببضع سنوات ، لذا فإن أكبر التأثيرات هنا على الأرض ستحدث بعد الحد الأقصى”. “هذا هو الوقت الذي تتوقع فيه رؤية أكبر الألعاب النارية. حتى لو كان هناك عدد أقل من البقع الشمسية ، فإنها تكون أكثر إنتاجية “.
في حين أن الانتقال من الحد الأدنى للطاقة الشمسية إلى الحد الأقصى للطاقة الشمسية يستغرق عادةً حوالي أربع سنوات ، فلا توجد ذروة بسيطة للحد الأقصى لأن الشمس متغيرة للغاية ، كما قال ميش.
في بعض الأحيان تحدث قمتان خلال بعض الدورات الشمسية عندما يكون نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي غير متزامنين ، كما قال يونج. يمكن أن يحدث هذا عندما يبلغ عدد البقع الشمسية في أحد نصفي الكرة ذروته في وقت مختلف عن النصف الآخر من الكرة الأرضية ، مما يتسبب في تمديد الحد الأقصى.
يمكن أن يستمر الحد الأقصى للطاقة الشمسية لمدة عامين تقريبًا قبل أن تنحسر الأشياء ، مما يعني أن فرصة العواصف الشمسية يمكن أن تظل مرتفعة لفترة أطول من الذروة الفعلية ، على حد قول ميش.
الأضواء الشمالية والجنوبية
ومع ذلك ، فإن التأثير الجانبي الأكثر إيجابية لزيادة النشاط الشمسي هو الشفق الذي يرقص حول قطبي الأرض ، والمعروف باسم الأضواء الشمالية ، أو الشفق القطبي ، والأضواء الجنوبية ، أو الشفق القطبي.
عندما تصل الجسيمات النشيطة الناتجة عن القذف الكتلي الإكليلي إلى المجال المغناطيسي للأرض ، فإنها تتفاعل مع الغازات الموجودة في الغلاف الجوي لتنتج ضوءًا ملونًا مختلفًا في السماء.
تسببت العواصف الجيومغناطيسية التي قادتها الشمس في فبراير وأبريل في ظهور الشفق القطبي في الأماكن التي نادرًا ما تُرى فيها ، بما في ذلك أقصى الجنوب مثل نيو مكسيكو وميسوري وكارولينا الشمالية وكاليفورنيا في الولايات المتحدة وجنوب شرق إنجلترا وأجزاء أخرى المملكة المتحدة.
وقال يونج إنه اعتمادًا على الموقع ، قد لا تكون الشفق القطبي مرئيًا دائمًا في الأعلى ، ولكنها قد تسبب عرضًا ملونًا في الأفق أيضًا.
وقال يونج إنه بالنسبة للراغبين في رؤية المزيد من الشفق القطبي في المستقبل ، فقد يكون الأمر يستحق رحلة إلى ألاسكا أو كندا أو أيسلندا أو النرويج أو الدول الاسكندنافية أو شبه جزيرة ميشيغان العليا.
قال: “بعد أن رأيت الشفق ، إنها واحدة من أكثر الأشياء المدهشة التي مررت بها على الإطلاق”.
تتبع العواصف الشمسية
قال ميش إنه في حين أن الوقت الأكثر احتمالا لحدوث العواصف الشمسية هو خلال أقصى حد لها ، إلا أنها يمكن أن تحدث في أي وقت من الدورة.
تستخدم الفرق في مركز التنبؤ بالطقس الفضائي بيانات من المراصد الأرضية والمراصد الفضائية ، والخرائط المغناطيسية للسطح الشمسي ، والأرصاد فوق البنفسجية للغلاف الجوي الخارجي للشمس لتحديد الوقت الذي يُرجح أن ترسل فيه الشمس التوهجات الشمسية ، والانبعاثات الكتلية الإكليلية و طقس فضائي آخر يمكن أن يؤثر على الأرض.
وقال بيل مورتاغ ، منسق برنامج المركز ، إن المركز يوفر تنبؤات وساعات وإنذارات وتنبيهات في أقرب وقت ممكن للمتضررين من طقس الفضاء ، وتتراوح ساعات إلى أسابيع قبل الموعد المحدد.
يمكن أن تؤثر التوهجات الشمسية على الاتصالات ونظام تحديد المواقع العالمي على الفور تقريبًا لأنها تعطل الأيونوسفير للأرض أو جزء من الغلاف الجوي العلوي.
يمكن للجسيمات النشطة التي تطلقها الشمس أيضًا تعطيل الإلكترونيات على المركبات الفضائية والتأثير على رواد الفضاء دون حماية مناسبة في غضون 20 دقيقة إلى عدة ساعات.
يمكن أن تصل المواد التي يتم إرسالها بسرعة بعيدًا عن الشمس أثناء القذف الكتلي الإكليلي إلى الأرض ما بين 30 و 72 ساعة بعد ذلك ، مما يتسبب في حدوث عواصف مغنطيسية أرضية تؤثر على الأقمار الصناعية وتخلق تيارات كهربائية في الغلاف الجوي العلوي تنتقل عبر الأرض ويمكن أن يكون لها تأثير على الطاقة الكهربائية شبكات.
المناطق الواقعة شرق جبال الآبالاش ، في الغرب الأوسط الأعلى وداخل شمال غرب المحيط الهادئ أكثر عرضة لاضطراب شبكة الطاقة لأن الأرض تجري التيار بشكل مختلف في تلك المناطق بناءً على تكوينها ، وفقًا لبحث من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.
تؤثر العواصف أيضًا على أنماط رحلات الخطوط الجوية التجارية ، والتي يُطلب منها الابتعاد عن أقطاب الأرض أثناء العواصف المغناطيسية الأرضية بسبب فقدان قدرات الاتصال أو الملاحة.
من الصعب التنبؤ بموعد تأثير العاصفة الشمسية الكبيرة القادمة على الأرض. حدثت عواصف شديدة من قبل ، مثل العواصف التي دمرت شبكة الكهرباء في كيبيك عام 1989 وحدث كارينجتون عام 1859.
لا يزال هذا الأخير هو أشد عاصفة مغنطيسية أرضية تم تسجيلها على الإطلاق ، مما تسبب في اشتعال محطات التلغراف واشتعال النيران.
إذا حدث مثل هذا الحدث اليوم ، فقد يتسبب في أضرار تقدر بمليارات الدولارات ويؤدي إلى انهيار بعض شبكات الطاقة لفترة طويلة من الوقت.
قال مرتاغ “لا نعرف متى سيحدث الحدث الكبير التالي”. “يمكن أن يحدث بعد أسبوعين من الآن أو بعد 50 عامًا من الآن.”
يمكن لكشف الأسرار المتبقية عن الشمس من خلال بعثات مثل مسبار باركر الشمسي التابع لناسا والمركبة الشمسية المدارية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية تحسين التنبؤات. وستتاح الفرصة للعلماء لدراسة الشمس خلال الكسوف الكلي للشمس في 8 أبريل 2024.
لقد فتنت الشمس وألغازها البشرية لآلاف السنين. تعمل الشمس على تثبيت نظامنا الشمسي وتوفر الحرارة والضوء الذي تحتاجه الحياة للبقاء على قيد الحياة ، ومع ذلك تظل هناك العديد من الأسئلة حول باطنها ، والتي تحرك نشاطها المغناطيسي.
قال ميشيل: “من ناحية ، فإنه يؤثر على حياتنا اليومية”. “لقد نظمنا مجتمعاتنا حول مواسم الشمس منذ البداية. لكن في الوقت نفسه ، إنها نافذة على الكون “.
لمزيد من أخبار CNN والنشرات الإخبارية ، قم بإنشاء حساب على CNN.com