يعمل مسبار باركر الشمسي التابع لناسا على حل ألغاز طويلة الأمد حول الشمس. وإليكم ما تعلمناه حتى الآن.

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

في 6 نوفمبر، مر مسبار باركر الشمسي التابع لناسا على مسافة 234 ميلًا (376 كيلومترًا) من سطح كوكب الزهرة. كان الغرض من هذا الطيران القريب هو إنجاز مناورة مساعدة الجاذبية، حيث يسرق المسبار بعضًا منها فينوسالزخم لتغيير مدار المركبة الفضائية وتقريب نفسها من الشمس.

ال مسبار باركر الشمسي لقد قام بالفعل بعدة مرات قريبة من الشمس، لكن التحليق الأخير كان الأقرب له، حيث وصل إلى مسافة حوالي 3.8 مليون ميل (6 ملايين كيلومتر) من سطح الشمس. وهذا أقل من تسعة أضعاف نصف قطرها شمس.

في لحظة الاقتراب الأقرب، كان باركر يسير بسرعة تقارب 435000 ميل في الساعة (700000 كم/ساعة)، مما يجعله أسرع جسم صممه البشر على الإطلاق. لإعطائك فكرة عن مدى سرعة ذلك، يمنحنا باركر فرصة نادرة لتبديل الوحدات: يمكننا التعبير بشكل معقول عن سرعته بنسبة 0.06% سرعة الضوء.

الهدف من مهمة Parker Solar Probe هو التحقيق في ألغاز الكون كورونا الشمس، جوها الخارجي. على وجه التحديد، لعقود من الزمن، عرفنا أن السطح المرئي للشمس، الغلاف الضوئي، تبلغ درجة حرارته حوالي بضعة آلاف من درجات الكلفن، لكن الإكليل نفسه يبلغ ملايين الكلفن.

متعلق ب: يتعاون Parker Solar Probe وSolar Orbiter لمعالجة لغز الشمس البالغ من العمر 65 عامًا

الهدف من مهمة Parker Solar Probe هو التحقيق في ألغاز الكون كورونا الشمس، جوها الخارجي. على وجه التحديد، لعقود من الزمن، عرفنا أن السطح المرئي للشمس، الغلاف الضوئي، تبلغ درجة حرارته حوالي بضعة آلاف من درجات الكلفن، لكن الإكليل نفسه يبلغ ملايين الكلفن.

إنه مثل تشغيل المصباح الكهربائي، والمصباح دافئ عند اللمس ولكن الهواء المحيط به أكثر سخونة بألف مرة. ماذا يعطي؟

نحن نعلم أنه لا يمكن تسخين الإكليل من خلال عمليات نقل الحرارة العادية، لأن ذلك من شأنه أن ينتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية – لا يمكن للسطح البارد أن ينقل الحرارة إلى الإكليل الأكثر دفئًا. لذلك يجب أن تكون عملية أخرى، ويجب أن تتضمن مجالات مغناطيسية، والتي تلعب دورًا كبيرًا وديناميكيًا في فيزياء الإكليل.

ومن المفارقات أن الأمر لا يتطلب الكثير من الطاقة لتسخين الإكليل، وذلك بسبب الدور الذي يلعبه الهيليوم في الحسابات.

ويشكل الهيليوم حوالي 25% من كتلة الشمس. درجات الحرارة في الغلاف الضوئي باردة بدرجة كافية لدرجة أن الهيليوم، الذي يحمل عادة اثنين الإلكترونات، يفقد واحدا منهم. نحن نسمي هذه الحالة المتأينة جزئيًا. وهذا يسمح للهيليوم بضخ الكثير من الإشعاع بسهولة، مما يساهم في توهج الشمس بشكل عام. ولكنه يحافظ أيضًا على درجة الحرارة تحت السيطرة، نظرًا لوجود “فتحة هروب” سهلة لحرارة الشمس.

ومع ذلك، بمجرد أن تسخن الأشياء قليلًا، يفقد الهيليوم إلكترونه الآخر، ويصبح متأينًا بالكامل. وهذا يجعل إطلاق الإشعاع أكثر صعوبة، مما يعني أنه أفضل بكثير في حبس الحرارة. يطلق علماء الفيزياء الشمسية على هذا التحول اسم “التبخر” من خلال تشبيهه بالماء المغلي لإنتاج البخار.

والنتيجة هي أنك لا تحتاج إلى الكثير من الطاقة – حوالي 1 كيلووات لكل متر مربع – لتسخين الإكليل إلى درجات حرارة عالية بشكل يبعث على السخرية. وهذا يشبه تغطية سطح الشمس في غسالات الأطباق، وهو ما يمثل أقل من 0.0025% من إجمالي الطاقة المنبعثة من الشمس.

هذا يعني أنه أيًا كان ما نستخدمه لتسخين الإكليل، فمن الممكن أن نكون غير فعالين حقًا معه، ومن المرجح أن يؤدي الغرض.

وهنا يأتي دور مسبار باركر الشمسي. لدراسة هذه المنطقة من الشمس، يأتي المسبار مزودًا بأربعة مجموعات من الأدوات، تسمى FIELDS، وWISPR، وIS-O-IS، وSWEAP. تعمل هذه الأدوات معًا لدراسة الهالة نفسها الرياح الشمسية (تيار الجسيمات المشحونة المنبعثة من الإكليل) والغلاف الضوئي لتجميع صورة كاملة.

وهذه هي الطريقة التي اكتشف بها باركر كيف تسمى الموجات الغريبة من طاقة المجال المغناطيسي تلعب التعرجات دورًا حاسمًا في تسخين الهالة.

يبدأ التراجع في الغلاف الضوئي المضطرب، حيث ترتفع أعمدة البلازما باستمرار إلى السطح ثم تنزلق إلى الأسفل. في بعض الأحيان، يمكن أن تتشكل مناطق ذات طاقة مغناطيسية مكثفة، حيث تتشابك العديد من خطوط المجال مع بعضها البعض. بعض هذه الحقول مستقيمة، متجهة بعيدًا عن الشمس. ويعود آخرون إلى السطح على شكل حدوة حصان عملاقة.

عندما يصطدم هذان النوعان من المجالات المغناطيسية ببعضهما البعض، يمكن للخطوط أن تنفصل وتعيد الاتصال، مما يشكل شبكة عملاقة على شكل حرف S في خطوط المجال. تنتقل هذه العقدة، المعروفة باسم “الارتداد”، بعيدًا عن الشمس وعميقًا في الهالة.

قصص ذات صلة:

– يمكن للمجالات المغناطيسية الموجودة في الشمس أن تحل لغز التسخين الشمسي الذي طال أمده

— ربما يعرف العلماء أخيرًا سبب ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي الخارجي للشمس بشكل غريب

– يقوم مسبار باركر الشمسي التابع لوكالة ناسا بإجراء أول ملاحظة من نوعها ضمن طرد كتلي إكليلي

في نهاية المطاف، يذوب التعرج، ويسلم طاقته. ويعتقد علماء الفلك أن هذه إحدى أهم الطرق التي تسخن بها الشمس هالتها، إن لم تكن أهمها.

هذا البحث مهم بشكل خاص لأن المجالات المغناطيسية تتحكم أيضًا في تطور الطقس الفضائيوالتي تتضمن عواصف البلازما التي تنفصل عن الشمس وتطير عبر النظام الشمسي. الطقس الفضائي له تأثير كبير على الأقمار الصناعية، ورحلات الفضاء البشرية، وحتى شبكات الطاقة لدينا. لذا كلما زاد فهمنا للدور المعقد للمجالات المغناطيسية في جميع مناطق الشمس، كلما تمكنا من التنبؤ والتخطيط بشكل أفضل للعواصف الشمسية بجميع أنواعها.