چهار سوی جهان علم

لکه های خورشیدی

دانشمندان یکی از مخاطرات طبیعی که زمین را مورد تهدید قرار می دهد لکه های خورشیدی می دانند . زیرا آنان معتقدند که یکی ازعوامل خشکسالی چرخه های لکه خورشیدی است.

لکه های خورشیدی چیست ؟ عامل ایجاد آن چیست ؟ و چه تاثیری بر زندگی انسانهای ساکن بر کره زمین دارد ؟

خورشید این ستاره درخشان در حدود 150 میلیون کیلومتر با ما فاصله دارد و به مراتب از زمین بزرگ تر است به طوری که می توان یک میلیون کره زمین در آن جای داد . قطر آن 140000 کیلومتر است و وزن آن 300000 برابر وزن زمین است دمای آن بیش از 5500 درجه سانتی گراد است . در مرکز خورشید دما به 14 میلیون سانتی گراد می رسد و در جای جای سطح خورشید گازها ،  داغ ، منبسط و سرد می شوند ، علت تیرگی آن درخشش کمتر گازهای سرد نسبت به گازهای گرم تر است که بصورت تیره بر سطح خورشید ظاهر می شوند و این بخش تیره را لکه می نامند .

عامل ایجاد لکه های خورشیدی: حرکت وضعی خورشید باعث ایجاد میدان مغناطیسی می شود ،مناطق استوایی خورشید سریع تر از مناطق قطبی آن چرخیده و این امر باعث می شود که خطوط میدان مغناطیسی درون خورشید حلقه بزنند .این خطوط در صورت خروج از سطح خورشید باعث فعالیت   های خورشیدی نظیر لکه های خورشیدی ، شعله ها و زبانه های خورشیدی می شود.

 این لکه ها شماره آن متغیر و از سالی به سالی دیگر تغییر می کند . گاهی بیش از صد لکه و برخی از سال ها تا کمتر از ده لکه ظاهر می شود و هر 11 سال یکبار تعداد لکه ها به حداکثر می رسد و خورشید بصورت جسمی پر لک در می آید وسپس لکه ها به حداقل می رسد و خورشید حالت تقریبا بدون لک پیدا می کند . بزرگی و طول عمر لک ها متغیر است ، اکثر لک ها طول عمر کمتر از 1 روز دارند ولی لک های بزرگتر می توانند تا 70 روز دوام داشته باشند ، این لکها  به دلیل گردش خورشید دورمحور خودش طی روزها برسطح خورشید جا بجا می شوند ،

( خورشید هر 25 روز یک بار به دور خود می چرخد ) علت گرمای کم این لکه ها این است که انتقال گرما از مرکز خورشید به این نواحی به خوبی صورت نمی گیرد.دما در روی این لکه ها حدود 800 تا 1000درجه سانتی گراد کمتر از اطراف می باشد . درمجاورت این لکه ها انفجارهایی رخ می دهد و انرژی زیادی تولید می کند . این انفجارها شراره نامیده می شوند و با نور بسیار می درخشند . این شراره های داغ به صورت زبانه خارج می شوند و ماده گازی داغ به فضا شلیک شده و فوران خورشیدی را به وجود می آورد پس به این دلیل که هر 11 سال  بار که تعداد این لکه ها و سپس فوران ها به حداکثر می رسد زمین گرمتر می شود و باید انتظار خشکسالی در سطح زمین را داشت و برای مقابله با آن و پیش گیری از صدمات چاره اندیشی کرد . لکه های خورشیدی می توانند در ارتباطات رادیویی دخالت کنند . ذرات الکتریکی به وسیله شراره ها و انفجارهای نزدیک لک ها به فضا پرتاب می شوند . الکتریسیته خورشیدی که در این توفان ها به حرکت در می آیند بخش بالایی جو زمین را تغییر می دهند در این مواقع ممکن است متوجه محو شدن امواج رادیویی شویم .

ساختمان خورشید وپدیده های خورشبدی

خورشید نزدیکترین ستاره به زمین است . پس از خورشید نزدیکترین ستاره به ما پروکسیمای قنطورس است که فاصله آن تا خورشید 270000 بار بیشتر از فاصله زمین تا خورشید است.
4/3 گاز درون خورشید را سبکترین گازها یعنی هیدروژن تشکیل میدهد. در اعماق داغ خورشید, اتمهای هیدروژن با یکدیگر تجمع می کنند. در این تجمع و تماس, گروهی از اتمها با چنان شدتی به گروه دیگر برخورد می کنند که در هم ذوب و ترکیب می شوند و جسم کاملا متفاوتی به نام هلیوم می سازند. بی هیچ وقفه ای در هر ثانیه 700 میلیون تن هیدروژن به هلیوم تبدیل می شود. بخش کوچکی از جرم ماده خوشید در فرآیند تبدیل به هلیوم از بین می رود و مجددا بصورت انرژی خالص ظاهر می شود. در هر ثانیه چهار میلیون تن از جرم خورشید کم می شود و جرم از بین رفته در پنجاه میلیون سال چیزی معادل جرم زمین است.
همچنان که هیدروژن به هلیوم تبدیل می شود, جرقه های انرژی ساطع می گردد. چگالی عظیم ماده, این جرقه ها را درون خورشید نگه می دارد و آنها تا پیش از رسیدن به سطح خورشید, حدود یک میلیون سال در قسمت داخلی در حرکتند. آنگاه انرژی به درون فضای تاریک جریان می یابد و قسمتی از این انرژی طی یک میلیون سال دیگر به نیمه راه نزدیکترین کهکشان آن سوی راه شیری می رسد. اگر مراحل گرمایی خورشیدی درست هم اکنون متوقف می شد, چندین هزار سال طول می کشید تا خورشید آن قدر سرد شود که برای ما قابل درک باشد .
 

ساختمان خورشید:

نورکره:

بخشی از خورشید را که می توان تحت شرایطی با چشم نورکره می گوییم که دارای ضخامتی حدود 400 کیلومتر است, روی همین بخش لک های خورشیدی ظاهر می شود. این لک ها را اولین بار گالیله مشاهده کرد. این لک ها ساختاری پیچیده دارند ولی به طور کلی, مرکزی به نام سایه دارند که بابخش روشنتری به نام نیم سایه احاطه شده است. لک های خورشیدی, بشقابی شکل به نظر می رسند و در واقع مناطقی هستند در سطح خورشید که حدود 2000درجه کلوین خنکتر از مناطق مجاور خود اند. میدان های مغناطیسی همیشه همراه این لکه ها هستند .لکه ها تعدادشان متغیر است و سیکلی شناخته شده دارند. در سال های فقط حدود 50 گروه لکه روی خورشید مشاهده می شود, در حالی که در سال های پر فعالیت این تعداد به 500 یا بیشتر می رسد. این سیکل به طور متوسط 11 سال طول می کشد ولی از نظر مغناطیسی سیکل خورشید 22 ساله است. در سال 1947 مجموعه عظیمی از این لکه ها روی خورشید ظاهر شد که سطحی بیش از 5 میلیارد کیلومتر مربع را پوشانید. فعالیت خورشید بر اساس سیکل 11 ساله در سال های 1947,1958,1969,1980و 1990 به بالاترین حد رسیده است.
با نگاه کردن به لکه ها می توانیم بفهمیم که خورشید می چرخد. آن طور که از زمین دیده می شود, در نزدیکی استوا تقریبا 26 روز طول می کشد تا لکه ها یک دور کامل بزنند, حال آنکه این مدت در حوالی قطبها به 40 روز می رسد. این اختلاف در چرخش ثابت می کند که خورشید نمی تواند مانند زمین یک جسم جامد باشد و در صورتی که خورشید جامد بود, همه ی لکه ها همزمان به دور خورشید کشیده می شدند. اگر بتونید خط سیر لکه ها را دنبال کنید دیدن این که دو یا سه هفته پس از محو شدن همه ی لکه ها در پشت خورشید, هنوز یکی از آنها در همان جا قرار دارد تماشایی و هیجان انگیز خواهد بود و شما می تونید حتی تغییرهای احتمالی لکه رو هم بررسی کنید

رنگین کره :

در بالای سطح نورکره تغییراتی فیزیکی در گازها وجود دارد. منطقه ای که بلافاصله پس از نورکره و روی آن قرار دارد رنگین کره را تشکیل می دهد. مطالعه ی رنگین کره بیشتر در زمان گرفتگی کامل خورشید انجام می پذیرد. روی این منطقه, پس از مطالعات زیاد, طیفی تشخیص داده شده که پیش از این به لحاظ اطلاعات کم آنرا هلیوم می نامیدند . ضخامت رنگین کره موجود بین سطح خنک و خنثای نورکره و لایه ی داغ و یونیزه تاج حدود 2500 کیلومتر است و به زایده های تیز ختم می شود بنابراین در همه جا یکسان نیست . تراکم و چگالی در رنگین کره به گونه ای است که هرچه به طرف بالاتر برویم کمتر می شود ولی به عکس درجه ی دما به تدریج از 40000 تا 50000 درجه ی سانتیگراد تغییر می کند که به نظر می رسد فعالیت های مغناطیسی سبب این افزایش دماست. رنگین کره به هنگام کسوف ممکن است به شکل نواری قرمز و نازک دیده شود و به همین لحاظ (فام سپهر) نام گرفته است

.

 تاج :

بیرونی ترین بخش خورشید را تاج تشکیل می دهد. به عبارت رنگین کره نهایتا به تاج ختم می شود. طول موج های گسیل شده از این بخش را با آنتن های مخصوص می توان ثبت کرد. انرژی پخش شده در طول موج حدود یک سانتیمتر است و اگر خورشید نمونه ی ستاره ای معمولی باشد باید قبول کرد که سایر ستاره ها نیز ممکن است منابعی برای امواج رادیویی باشند. تاج به لحاظ تراکم, بسیار پایین و رقیق است ولی همین بخش نیز خیلی داغ است. در تاج تعداد اتم در یک سانتیمتر مکعب برابر با 9^10 است که در مقایسه با رقم 16^10 در رنگین کره ناچیز است. ضمن اینکه این عدد در زمین و در سطح دریا معادل 19^10 در سانتی متر مکعب است. با این حال جالب است که حرارت تاج, از رنگین کره هم بیشتر است .

بعضي از پديده هاي خورشيدي:

زبانه ي خورشيدي

زبانه هاي خورشيدي ابرهاي عظيمي بر بالاي نوركره اند و هنگامي به وضوح ديده مي شوند كه در لبه هاي خورشيد باشند. زبانه ها خميده مي شوند و به سطح خورشيد باز مي گردند . هنگامي كه بر سطح نوركره ديده شوند به شكل مارپيچ هاي سياهي بر قرص خورشيد به نظر مي رسند. از آنجا كه اين ابرها به نسبت سردند مقداري از نور خورشيد را جذب مي كنند و در زمينه ي خورشيد نيز تيره به نظر مي رسند. يكي از انواع معمولي و قابل مطالعه ي زبانه ها رشته نام دارد كه به صورت بافتي طويل و تيره بر روي قرص خورشيد ديده مي شود.
 

مشعل ها

پديده هايي از خطوط روشن و ابري و معمولا همراه با لكه؛ فقط در حاشيه هاي خورشيد مشاهده مي شوند. هنگامي كه له ها به حداقل مي رسند باز هم مشعل ها را مي توان نزديك قطب ها به صورت بافت هاي نقطه چين مانند در شرايط خوب جوي مشاهده كرد. و همچنين بررسي آن ها از نظر چرخش خورشيد در نزديكي قطبين مي تواند مفيد باشد.


ريز دانه ها

بافت موزاييك مانندي از دانه هاي ريز بر سطح خورشيد ايجاد مي شود كه در شرايط مناسب جوي با تلسكوپ هاي كوچك نيز ديده مي شود. عمر اين ريزدانه ها به طور متوسط به 8 دقيقه مي رسد و قطر آن نيز حدود 1000 متر است . ريزدانه ها شكل هاي غير منظم با فواصلي تيره دارند.
 

شراره ها :

لکه های خورشیدی که مانند جزایری شناور از طوفان های اکترومغناطیسی اند, عمدتا همراه با مناطقی فعال از تخلیه انرپی کمدوامند که آنها را شراره گویند. این پدیده همراه با لکه ها ایجاد می شود و گاهی تعداد آنها چنان زیاد است که بین دو لک نزدیک را پل می زنند و یا در کنار لکه های بزرگ صدها شراره کوچک ایجاد می شود.
شراره ها از هنگام تولد خود تا رسیدن به ماکزیمم چند دقیقه ای بیشتر عمر نمی کنند و اغلب در مدتی حدود یک ساعت از بین می روند. زمانی که شراره ها ظاهر می شوند انرپی در شکل های مختلف مانند پرتوایکس ,ماوراءبنفش ,تشعشعات مرئی ,پروتون های با سرعت زیاد و الکترون ها همگی از سطح خورشید خارج می شوند و گاهی قدرت بعضی شراره ها به 2 میلیون مگاتن ماده ی (تی ان تی) می رسد. در ششم مارس 1989 آثار قوی ترین شراره ها در 20 سال گذشته به ماهواره ها رسید و محاسبات نشان داد که در حالت ماکزیمم, درجه ی حرارت در پلایمای شراره تا 10 میلیون درجه کلوین رسیده است!
یک هفته بعد آثار این شراره ها به صورت طوفان های شدید در مغناطیس کره زمین دیده شد، شفق های قطبی پدید آورد و بعضی از ارتباطات رادیوئی را مختل کرد.

باد خورشیدی :

باد خورشیدی حاصل پرتاب مواد با دمای زیاد از قسمت تاج خورشیدی است. سرعت باد خورشیدی متفاوت است و سرعت متوسط آنرا می توان حدود 500 کیلومتر در ثانیه در نظر گرفت. بدین ترتیب ذرات موجود در باد خورشیدی حدود 5 روز طول می کشد تا به زمین برسد. قسمتی ازاین ذرات در میدان مغناطیسی کره زمین به دام می افتد. باد خورشیدی تا حدود 100 واحد نجومی پس از مدار پلوتو نیز امتداد می یابد. ماهیت باد خورشیدی از ذرات اتمی باردار تاج خورشید و عمدتا پروتون و الکترون است.



شفق قطبی :

روشن شدن برخی از منطق قطبی همراه با تلالو رنگ های مختلف در بعضی اوقات نتیجه حضور شفق قطبی است. طیف این رنگ ها از سفید تا قرمز تیره می تئاند باشد. مکان وقوع آنها 100 کیلومتری بالای اتمسفر تا حدود حدود 30 درجه ای قطبین مغناطیسی است. علت ایجاد شفق های قطبی به دام افتادن ذرات باردار حاصل از باد خورشیدی یا شراره ها در میدان مغناطیسی زمین و برخورد آنها با گازهای اتمسفر بالای زمین است.



خورشید از نظر طیف و انرژی :

طیف تشعشعات خورشیدی بسیار وسیع است و از 001/0 آنگستروم(مربوط به پرتوی گامای شراره ها) تا چندین کیلومتر(مربوط به فرکانسهای بیسار پایین رادیوئی تاج خورشید) است.
میزان انرپی خورشید که به لبه های بالای جو زمین می رسد، حدود 2 کالری بر سانتی متر مربع در دقیقه است که به نام ثابت خورشیدی خوانده می شود .

/* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"; mso-fareast-theme-font:minor-fareast; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:Arial; mso-bidi-theme-font:minor-bidi;}