كتبت : حبيبة جمال
إن القياس الرائد الجديد الذي أجرته المركبة الفضائية Solar Orbiter والمسبار Parker Solar يجعل العلماء أقرب من أي وقت مضى إلى حل لغز طويل الأمد يحيط بالشمس.
ومن الغريب أن الغلاف الجوي لنجمنا المضيف، أكثر سخونة بشكل مذهل من سطح الشمس على الرغم من كونه بعيدًا عن المصدر الواضح لحرارة الشمس – وهذا لغز أزعج علماء الفيزياء لمدة 65 عامًا تقريبًا.
أصبح التعاون بين هاتين الأداتين ممكنًا عندما قامت المركبة الشمسية المدارية، التي تديرها وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، ببعض التمارين الرياضية الفضائي، وسمحت هذه المناورات للمركبة الفضائية بمراقبة الشمس ومسبار باركر الشمسي التابع لناسا في نفس الوقت. وفي نهاية المطاف، سمح ذلك بإجراء عمليات رصد شمسية متزامنة بين الاثنين، والتي أشارت معًا إلى أن الاضطراب من المحتمل أن يؤدي إلى تسخين الهالة الشمسية إلى درجات حرارة لا تصدق.
وقال غاري زانك، المؤلف المشارك لدراسة حول النتائج والباحث في جامعة ألاباما في هانتسفيل: “إن القدرة على استخدام كل من Solar Orbiter وParker Solar Probe فتحت بالفعل بعدًا جديدًا تمامًا في هذا البحث”.
ما هو سر التسخين الإكليلي؟
يمكن أن تصل درجات حرارة الهالة إلى 1.8 مليون درجة فهرنهايت (1,000,000 درجة مئوية)، بينما على مسافة 1000 ميل تحتها، تصل درجة حرارة الغلاف الضوئي إلى حوالي 10,800 درجة فهرنهايت (6,000 درجة مئوية) فقط.
وهذه حقيقة مثيرة للقلق لأن قلب الشمس، حيث يحدث الاندماج النووي للهيدروجين إلى الهيليوم، هو المكان الذي تأتي منه الغالبية العظمى من حرارة الشمس، وهذا يشبه أن الهواء الذي يقع على بعد قدم واحدة فوق نار المخيم أكثر سخونة من الهواء الذي يبعد بوصة واحدة عن اللهب.
ويعني التناقض في الحرارة أيضًا أنه يجب أن تكون هناك آلية تسخين أخرى تعمل مباشرة على الإكليل. حتى الآن، ظلت هذه الآلية بعيدة عن العلماء، لكن الاضطراب في الغلاف الجوي للشمس الذي يؤدي إلى تسخين البلازما الإكليلية بشكل كبير يعتبر منذ فترة طويلة تفسيرا معقولا. ومع ذلك، كان من المستحيل التحقق من هذه الفرضية باستخدام بيانات من مركبة فضائية واحدة.
يمكن للأقمار الصناعية استكشاف الشمس بطريقتين: يمكنها الاقتراب بشكل شخصي وإجراء قياسات في الموقع مثلما يفعل مسبار باركر الشمسي التابع لناسا، أو يمكنها إجراء المزيد من التحقيقات عن بعد مثل Solar Orbiter. يدرس المسبار الشمسي الإكليل من على بعد حوالي 26 مليون ميل (42 مليون كيلومتر) من الشمس، بينما يتحدى مسبار باركر الشمسي البلازما الساخنة المشتعلة للشمس أثناء مروره على بعد حوالي 4 ملايين ميل (6.4 مليون كيلومتر) من سطح الشمس.
لكن هناك مفاضلة بين النهجين.
الاستشعار عن بعد
يمكن للاستشعار عن بعد رؤية تفاصيل واسعة حول الشمس، لكنه يعاني عندما يتعلق الأمر برصد ما تلعبه الفيزياء في البلازما الإكليلية. من ناحية أخرى، يمكن لعمليات الرصد في الموقع قياس تلك البلازما بمزيد من التفصيل، ولكنها تميل إلى عدم رؤية الصورة الشمسية الأكبر.
وهذا يعني أن توحيد القياسات واسعة النطاق للأحداث على الشمس من Solar Orbiter مع الملاحظات التفصيلية لنفس الظاهرة بواسطة Parker Solar Probe يمكن أن يقدم لنا صورة كاملة للشمس مع ملء جميع التفاصيل المعقدة — أفضل ما في كلا العالمين.
ومع ذلك، هذا ليس واضحًا كما يبدو. لتسهيل هذا الفريق، يجب أن يكون مسبار باركر الشمسي ضمن مجال رؤية إحدى أدوات Solar Orbiter حيث يراقب الاثنان الشمس من مواقعهما النسبية.
كيف حقق العلماء “أفضل ما في العالمين” لحل لغز الطاقة الشمسية
اكتشف فريق من علماء الفلك، بما في ذلك الباحث في المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية (INAF)، دانييلي تيلوني، أنه في 1 يونيو 2022، كان المرصدان الشمسيان على مسافة قريبة من التكوين المداري المطلوب للمشاركة في مثل هذا الفريق.
بينما تنظر المركبة الشمسية إلى الشمس، سيكون مسبار باركر الشمسي على الجانب، بعيدًا قليلاً عن رؤية أداة Metis الخاصة بالمركبة الفضائية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية – جهاز يسمى “رسم الإكليل” يحجب الضوء من الشمس، الغلاف الضوئي لتصوير الهالة وهو مثالي لعمليات المراقبة البعيدة واسعة النطاق.
من أجل اصطفاف المركبتين الفضائيتين بشكل مثالي ووضع مسبار باركر الشمسي أمام ميتس، قام المسبار الشمسي بالدوران بزاوية 45 درجة ثم تم توجيهه بعيدًا قليلاً عن الشمس.
إن البيانات التي تم جمعها نتيجة لهذه المناورة المخططة جيدًا والتي أذن بها فريق تشغيل المركبة الفضائية قد أتت بثمارها، حيث كشفت عن اضطراب يمكن أن ينقل الطاقة بالفعل بالطريقة التي توقعها علماء الفيزياء الشمسية نظريًا والتي ستتسبب في التسخين الإكليلي.
يؤدي الاضطراب إلى تسخين الإكليل بطريقة مشابهة لما يحدث عندما يتم تقليب القهوة هنا على الأرض.
يتم نقل الطاقة إلى مقاييس أصغر عن طريق الحركات العشوائية في السائل أو الغاز – القهوة والبلازما – وهذا يحول تلك الطاقة إلى حرارة، في حالة الهالة، تكون البلازما ممغنطة، وهذا يعني أن الطاقة المغناطيسية المخزنة يمكن أن تكون ممغنطة أيضًا.
