چگونه سیاره زمین در مقابل بادهای خورشیدی سوزان محافظت می شود؟


تقریبا هر جانداری روی زمین به انرژی خورشید محتاج است.حتی از فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری قدرت خورشید همچنان عظیم است. ۵ میلیارد سال از عمرش می‌گذرد. این ستاره کروی شکل بوده و عمدتا از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. وسعت این ستاره ۱.۴ میلیون کیلومتر است.مرکز خورشید مانند کوره‌ای هسته‌ای است با دمای ۱۵میلیون درجه سانتیگراد که چگالی‌اش ۱۶۰برابر آب می‌باشد.در حدود ۵ میلیارد سال دیگر هیدروژن یا همان سوخت خورشید تمام می‌شود.اخترشناسان تخمین می‌زنند که حدود ۷ تا ۸ میلیارد سال دیگر تا مرگ این ستاره عظیم باقی مانده است.


خورشید
خورشید

امپراطوری خورشید|فیلم

خورشید از نور و حراراتی که آب و هوای سیاره ما  و حتی رنگ زندگی را در زمین تعیین میکند.تا طوفان های خورشیدی که انرژی را به درون فضا می باراند و یکی از خیره کننده ترین مناظر هستی را خلق میکند و تا منتهی الیه میدان جاذبه ستاره عظیم نورانی که تمام منظومه شمسی را یک پارچه نگه می دارد. فقط در آن حالت مشخص میشود که منظومه ما در حقیقت امپراطوری خورشید است.

تقریبا هر جانداری روی زمین به انرژی خورشیدمحتاج است.حتی از فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری قدرت آن همچنان عظیم است.بهترین نقطه برای تجربه کردن این قدرت در دث ولی یا دره مرگ است.

در اکثر روزها سال دث ولی گرمترین نقطه روی زمین است.دره مرگ کم ارتفاع ترین نقطه خاک آمریکا است.کوهستانهای اطراف پارامنت و پاراگوسا گرما را در این دره نگه می دارد تا حدی که به یک جهنم بدل می شود.گرمترین روزی که در دث ولی ثبت شده ۵۷ درجه سانتی گراد دهم ژوئیه ۱۹۱۳ بوده است.فقط یک بار در جای دیگر بالاتر از این درجه در صحرای لیبی به ۵۸ درجه رسیده بود.

در حال بارگذاری پخش کننده...

درجه حرارت نقاط گرم سوزان زمین ،چشمه کوچکی از قدرت شمس هستند.انرژی که این ستاره عظیم(خورشید)به هر مترمربع  سطح فضا متساعد میکند میتواند می تواند ۱۰ لامپ ۱۰۰ وات را روشن کند.کره زمین یک نقطه کوچک در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید است و فقط دوملیاردُم از انرژی این ستاره عظیم را جذب میکند.

کره زمین یک نقطه کوچک در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید است

اگر تمام انرژي  را که خورشید تا زمین متساطع میکند را جمع بزنیم چهارصد میلیون میلیون میلیون میلیون وات خواهد شد.هر یک از یک ثانیه از تصاعد انرژي این ستاره عظیم بیشتر از انرژي است که آمریکا در طول یک سال مصرف میکند. شمس(خورشید)هر روز این انرژي را تولید میکند و نور،گرما را به منظومه شمسی سرازیر میکند.ولی با سفر به اعماق فضا شما این نیروگاه اعظیم را به گونه ای دیگر خواهید دید.

 سِدنا (دور افتاده ترین نقطه منظومه شمسی)

این سیاره کوچک ۱۳میلیارد کیلومتر با زمین فاصله دارد.خورشید مثل هر یک از صدها میلیارد ستاره ای که در کهکشان هستند  به نظر می رسد.سیاره اورانوس در ۳ میلیارد کیلومتری زمین قرار دارد. ولی در آنجا طلوع شمس به زحمت قابل دیدن است.اندازه شمس در اورانوس ۳۰۰ برابر از آنچه ما در کره زمین میبینیم کوچکتر است.

کمی نزدیک تر به منظومه شمسی به کیوان می رسیم.مدارهای آن نورخورشید را روی بخش های تاریک می تاباند.این سیاره علاوه بر نور خورشید از انعکاس نور توسط این حلقه ها نیز نورانی می شود.در فاصله ۲۳۰ میلیون کیلومتری ما به نقطه ای از جهان میرسیم که نمای شمس در آن آشنا می رسد.

فاصله سیاره ها از خورشید
فاصله سیاره ها از خورشید

حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر از کره زمین به سمت قلب منظومه شمسی حرکت میکنیم.سیاره تیر یا عطارد با ۶ میلیون کیلومتر فاصله نزدیکترین سیاره منظومه شمسی به خورشید است.اینجا فاصله طلوع آفتاب با دیگری ۱۷۶ روز زمینی است.از این نقطه به بعد جز خورشید برهنه دیگر چیزی نیست.

چگونه خورشید متولد شد؟|فیلم

خورشید یک ستاره است، همان ستاره هایی که در آسمان شب می درخشند. تنها تفاوتی که ستاره ما با دیگر اختران دارد، فاصله اش است که سبب می شود خورشید را اینگونه درخشنده ببینیم. ما هشت دقیقه ی نوری با خورشید فاصله داریم در حالی که دیگر ستارگان شاید هزاران سال نوری از ما دور باشند.

زمانی در گوشه کهکشان هیچ نوری وجود نداشت.خورشید هنوز شکل نگرفته بود و جالب اینکه نحوه پیدایش خورشید و منظومه شمسی را می توان در تاریکی آسمان دید.

ستاره شناسی طی سی سال گذشته از آسمان در شب عکس برداری کرده است.او در ۶ سال گذشته در صحرای آتاکاما آمریکای جنوبی که آسمان بسیار صافی دارد به عکس برداری مشغول بوده است.هر چیزی که در آسمان وجود دارد معمولا در نیم کره جنوبی زمین بهتر و شفاف تر است.

بخش های تاریک آسمان محل تولد ستاره های جدید هستند.اینها توده ابر مانندی از مولکول های هیدروژن و برخی از آنها سردترین نقاط در کهکشان هستند.این مسئله مهم است ،چون درجه حرارت تعیین کننده سرعت حرکت اجسام است.

در حال بارگذاری پخش کننده...

این ابرها به خاطر سرما بسیار کند حرکت میکنند.فقط در یک چنین سرمای شدیدی اجسام می توانند در فضا شکل بگیرند و این میلیاردها سال طول میکشد.فشرده شدن یا جمع شدن ناچیز مواد پراکنده در فضا در حقیقت زمینه لازم را برای جذب بیشتر مواد و فشرده شدن این اجرام آسمانی فراهم میکند و این هسته اولیه شکل گیری یک ستاره است.این روند میلیون ها سال طول میکشد.

توده های ابر هیدروژن فشرده و فشرده تر می شوند.تحت تاثیر افزایش فشار،گرمای آنها بخصوص در مرکز این جرم چنان بالا می رود که هیدروژن به هیلیوم تبدیل میشود.این یک همجوشی هسته ای است.هسته این جرم شعله ور می شود.ابرهای پیرامون آن از تاریکی به در می آیند و حیات یک ستاره آغاز میشود.حدود ۵میلیار سال پیش خورشید نیز در گوشه ای از ابرهای تیره که در کهکشان راه شیری مشهود هستند متولد شد.ستاره ماه هنوز همان گوی مملو از گاز است.ولی موجودیت ما بیشتز از آنچه قابل تصور باشد به آن وابسته است.

تاثیرات خورشید برای زمین|فیلم

نور خورشید سیاره ما را در خود غرق میکند و تاثیرات عمیقی برجا میزارد.با نگاهی به گیاهان می توان دید که در همه آنها یک رنگ قالب است.مناظر طبیعی ما سبز و زمردی هستند و این به خاطر کیفیت ویژه ای است که در نور خورشید است.برگ گیاهان با جذب این نور تغذیه میکنند ولی تمام اجزای آن را مصرف نمیکنند.نورخورشید ترکیبی از رنگهای متفاوت است که اجزای آن را می توان در رنگین کمان دید .برگ گیاهان بر اساس میزان انرژی نهفته در هر رنگ  آن را جذب و مصرف میکنند.

نور قرمز بسیار زیاد است ولی انرژی کمی حمل میکند.نور آبی کمتر است ولی حامل انرژی فراوانی است.گیاهان نور آبی را به خاطر کیفیت و نور قرمز را به خاطر کمیت آن جذب میکنند.آنچه باقی می ماند اساسا نور سبز رنگ است و گیاهان چون به آن نیازی ندارند آن را منعکس میکنند.به همین خاطر سطح گیاهی کره ما به رنگ سبز است.خورشید علاوه به رنگ دادن سیاره زمین به پستی و بلندی های آن شکل میدهد.

خورشید موتور گرمایشی بزرگی است که توده های عظیم آب در زمین را تغییر شکل میدهد. به همین خاطر اقیانوس ها پرخروش و دائما در حال حرکت هستند.

تاثیر نیروی خورشید بر رودخانه ایگاسو

این رودخانه در مرز آرژانتین و برزیل در آمریکای جنوبی است.کمی پائین تر به رودخانه پارانا می پیوندد که چهارمین رودخانه جهان است.بدون نیروی خورشید هیچ یک از این رودخانه ها وجود نداشتند.نکته جالب در مورد این رودخانه که آب آن از اقیانوس ها می آید .تک تک مولکولهای این رودخانه ها توسط نیروی خورشید از آب اقیانوس تا تبخیر به ابر تبدیل شده ، به کوهستان های آن منتقل شده و در آنجا به شکل باران باز میگردد.

باراش باران به سطح کره زمین شکل میدهد و برخی از خیره کننده ترین مناظر مانند آبشار ایگواسو را خلق میکند.باران در منطقه ای به وسعت ۳میلیون کیلومتر مربع به رودخانه پارانا سرازیر می شود.جریان حرکت آب رودخانه از اوایل قرن ۲۰ ثبت شده است.جریان آب این رودخانه در طول قرن ۲۰ سه بار به شدت افزایش و ۳بار به شدت کاهش یافت.بنابراین ۳بار خشک سالی و سرازیر شدن آب اتفاق افتاده بود و این چیزی عجیبی بود.به نظر میرسد میزان آب موجود در این رودخانه از یک الگوی ۳۰ساله پیروی میکند.

فعالیت های خورشید به چه عواملی بستگی دارد؟|فیلم

ارتباط بسیار مهمی بین وضعیت جوی در آمریکای جنوبی و فعالیتهای خورشید وجود دارد.اگر به خورشید نگاه کنیم نور خیره کننده دائمی و یکسان به نظر میرسد ولی در اصل روشنائی خورشید متغییر است.

سطح خورشید از لکه های بزرگی مملو از گاز پوشیده شده که ابعاد این لکه ها چندین برابر زمین است.مطالعات فضائی شمار این لکه ها در سطح خورشید و همینطور جزرومد و حرکت آنها را مشخص کرده است.تعداد این لکه های خورشیدی در هر سال متفاوت است.هر چقدر تعداد این لکه ها بیشتر باشد خورشید نیرومندتر خواهد بود.

لکه های خورشیدی
سطح خورشید از لکه های بزرگی مملو از گاز پوشیده شده که ابعاد این لکه ها چندین برابر زمین است

برای توزیع الگو جریان آب رودخانه پارانا یک دوره یازده ساله از تغییرات لکه های خورشیدی را بررسی کردند.اما تناسبی بین این دو وجود نداشت.سپس به بررسی محاسبانی مراجعه کردند که میزان درخشندگی خورشید در طی قرن بیستم را مشخص میکند.فعالیت های خورشید طی هر قرن ۳ بار بالا و پائین میشود.دوره هائی که فعالیت خورشید شدیدتر است با دوره جریان آب انطباق دارد.به نظر می رسد که تغییرات کوچک در میزان درخشندگی خورشید ،تغییرات جوی کره زمین را کنترل میکند.

بیشتر بخوانید
مبارزه با جاذبه زمین با ساخت بلندترین برج انسانی

به عنوان مثال بارهای موسومی هند از چنین الگوئی طبیعت میکنند.اما در صحرای آفریقا شبه جزیره یوکاتان در مکزیک فعالیت های خورشید موجب کاهش باران می شوند.جزئیات دقیق شیوه تاثیرگذاری خورشیدی در الگوهای کره زمین هنوز کشف نشده است.نکته مهم این که خورشید وضعیت ثابتی ندارد و تغییراتش بسیار جزئی است.ولی در هر صورت تغییر میکند.با بررسی تغییرات جریان آب در حقیقت تغییرات در فعالیت های خورشید محاسبه می شود.

تغییرات در میزان اشعه خورشیدی که به سطح زمین میرسد واقعا ناچیز است.ولی بخوبی از تماس نزدیک و ظریف بین خورشید و کره زمین پرده برمیدارد.هر روز و در هر گوشه ای می توان نمونه های بیشماری از نقش تعیین کننده حرارت و نور خورشید را در جو کره زمین و حیات موجود در آن مشاهده کرد.

خورشید گرفتگی کامل |فیلم

شهر مقدس واراناسی در هند بهترین مکان برای دیدن خورشید گرفتگی کامل است.علم میتواند زمان دقیق خورشید گرفتگی را پیش بینی کند.قوانین فیزیک و قوانین طبیعت که حرکت ماه و سایر سیارات به دور خورشید را مشخص میکند کاملا شناخته شده اند.با استفاده از این قوانین به سادگی می شود زمان حرکت ماه از جلوی خورشید و در نتیجه عبور خورشید گرفتی روی زمین را تعیین کرد.مثلا در سال ۲۹۰۴ پنج مورد خورشید گرفتگی رخ میدهد.

خورشید گرفتگی کامل
خورشید گرفتگی کامل

اما با وجود اطلاع از زمان دقیق و مکان آن بعضی خورشید گرفتگی ها با چشم انسان قابل روئیت نیستند.آن سوی سیار زمین نیز خورشید گرفتگی هائی اتفاق می افتد. سیاره تیر و زهره قمر ندارند و درآنها خورشید گرفتگی اتفاق نمی افتد.اما سیاره ژوپیتر در آن زیاد اتفاق می افتد حتی ۳ خورشید گرفتگی همزمان رخ داده است البته بسیار نادر و هر چند دهه یک بار اتفاق می افتد.

هیچ یک از این سیاره ها منظره قشنگی نسبت به سیاره زمین هنگام خورشید گرفتگی را ندارند.هیچ سیاره دیگری به غیر از کره زمین قمری ندارد مانند ماه چهره خورشید را کاملا بپوشاند.روی کره زمین ما انسانها بهترین مکان برای دیدن و لذت بردن از خورشید گرفتگی کامل را داریم.

در حال بارگذاری پخش کننده...

این تماما به یک نکته ظریف و شانس بزرگ بستگی دارد.اندازه خورشید ۴۰۰برابر ماه است و فاصله خورشید تا سیاره زمین هم ۴۰۰برابراز فاصله ماه است.بنابراین وقتی کره ماه از جلوی خورشید عبور میکند کاملا آن را می پوشاند.بستگی به اینکه قمرهای موجود در منظومه شمسی چطوری تعیین و بشماریم بین ۱۵۰ تا ۱۶۷ قمر است.

فقط کره ماه است که از نظر فاصله با زمین و خورشید و از نظر اندازه طوری است که خورشید گرفتگی کامل قابل دیدن است.

اگر یک روزی خواستید خودتان را قانع کنید که ما در یک منظومه خورشیدی و روی یک توده سنگی که به دور خورشید  می چرخد زندگی میکنیم فقط کافی به منظره خورشید گرفتگی نگاه کنید.چهره خورشید توسط ماه کاملا پوشانده شد در این لحظه بعدی دیگر از نظام خورشیدی برملا میشود.هنگام خورشید گرفتگی حلقه نمایان شده اتمسفر نام دارد مه می درخشد.

چگونه زمین دربرابر بادهای خورشیدی محافظت میشود؟|فیلم

اتمسفر خورشید بسیار شگفت آور است.ترکیبی از ذرات پروتون والکترون است.به دلایلی که برای بشر هنوز ناشناخته است تاج خورشیدی از سطح آن داغ تر است. اینجا درجه حرارت بیشتر از یک میلیون درجه سانتی گراد میرسد. ۲۰۰برابر از سطح قابل روئیت خورشید است.

اتمسفر خورشید

اتمسفر خورشیدهر روز درست در بالاترین لایه های این اتمسفر بخشی از پرانرژی ترین ذرات تاج خورشیدی به فضا میرسد.هر ساعت تقریبا ۷میلیون تن از ذرات تاج خورشیدی به درون فضا نشت میکند.توده عظیم و بسیار پرحرارتی از اتم های متلاشی شده تحت عنوان باد خورشیدی شناخته میشود.

باد خورشیدی یا نفس خورشید سفری را آغاز کرده که طی آن به اعماق دور دست منظومه ما رسیده است.هرچند بادخورشیدی زمانی که به کره زمین می رسد بسیار رقیق تر شده ولی چنان سریعترحرکت میکند و حدی از انرژي را در خود دارد که به سادگی می تواند جو زمین در فضا را از جا بکند.

در حال بارگذاری پخش کننده...

اگر ویژگی های منحصر به فرد نیروی محافظ کره زمین وجود نداشت حیات نمی توانست از وزش بادهای خورشیدی جان سالم به در ببرد.در یک روز آفتابی در زمستان منطقه قطبی به سختی می توان تصور کرد که خورشید برای ما تهدید بزرگی است.ولی در فاصله زیادی از جو کره زمین اجرام خورشیدی با سرعتی بالغ بر یک میلیون کیلومتر بر ساعت به سمت ما در حال حرکت هستند.

اگر بادهای خورشیدی به زمین می رسیدند محیط را برای حیات موجودات بسیار نامطلوب میکردند. این محافظ که نمی گذارد خطری زمین را تهدید کند .این سپهر نیروی مغناطیسی است که زمین را در بر گرفته و از هسته مرکزی زمین صادر میشود.

این میدان مغناطیسی اعظیم که به مگنتوسفر معروف است بخش اعظمی از بادهای خورشیدی را به سمت فضا باز می گرداند.ولی سیاره زمین کاملا محفوظ نیست.هنگام مواجه شدن بادهای خورشیدی با میدان مغناطیسی کره زمین در طول روز این میدان فشرده تر و در طول شب گسترده تر می شود.

طوفان های خورشیدی در برخورد با میدان مغناطیسی زمین
طوفان های خورشیدی در برخورد با میدان مغناطیسی زمین

میدان مغناطیسی مانند یک نوار پلاستیکی کش می آید و از جریان بادهای خورشیدی انرژي کسب میکند.به مرور زمان این انرژي انباشته می شود و میدان مغناطیسی را آنقدر بسط می دهد  که دیگر نمیتواند یک پارچگی خود را حفظ کند.یکباره این انرژي انباشته به صورت ذراتی با بار الکتریکی در محور میدان مغناطیسی زمین به سوی دو قطب سرازیر می شوند.

هنگام برخورد این ذرات با جو زمین یکی از زیباتراین مناظر طبیعت خلق می شود.

شفق قطبی چیست | فیلم

در نزدیک های شب هوا کمی روشن می شود که نشانه پیش درآمد برای آزاد شدن حجم زیادی انرژي از انتهای میدان مغناطیسی و سرازیر شدن آن به سمت کره زمین است.همین طوفان های خورشیدی هستند که در برخورد با سطوح فوقانی جو زمین باعث ایجاد شفق قطبی و حتی گاهی تداخل جریانهای برق و سیستمهای ارتباطاتی می‌شوند.جریان متداول آن ۱GA (یک گیگا آمپر) است.

رنگ اصلی که در آسمان هنگام شفق قطبی دیده میشود سبز است.بر اثر ذرات جدا شده از باد خورشیدی با مولکولهای اکسیژن این مولکولها به رنگ سبز می درخشند.

شفق قطبی
شفق قطبی

وقتی به سمت پائین نور شمالی نگاه کنیم رنگ بنفش را می بینیم به این دلیل که پرانرژي ترین ذرات به عمق بیشتری وارد جو زمین می شوند و مولکولهای نیتروژن را نورانی میکنند.پس گازهای متفاوت در جو زمین هر یک به رنگ متفاوتی می درخشند.از فضا نیز شفق قطبی به همین اندازه خیره کننده است.یک حلقه آتشین به دور دو قطب کره زمین تشکیل میدهد.ورای کره زمین باد خورشیدی به حرکت سریع خود در منظومه خورشیدی ادامه میدهد و هرگاه که با میدان مغناطیسی سیاره ای روبه رو شود ظاهر می شود.

مشتری بزرگ ترین  و نیرومندترین میدان مغناطیسی در منظومه شمسی را دارد.اینطور که تصاویر تلسکوپ فضائی هابل نشان می دهد ظهور شفق قطبی در سیاره مشتری هیمشگی است.

در حال بارگذاری پخش کننده...

سیاره کیوان در برابر باد  خورشید مقاومت جانانه ای دارد.همزمان با حرکت در سیاره های دورتر باد خورشیدی رقیق تر می شود.باوجود این حتی در نپتون و وارانوس شفق قطبی وجود دارد.بالاخره بعد از عبور از تمام سیارات و پس از طی ۱۶میلیارد کیلومتر آخرین بازمانده های بادهای خورشیدی از حرکت باز می ایستند.

پایان زندگی خورشید کی هست؟

در پارانال واقع در شمال کشور شیلی ستاره شناسان با مطالعه آسمان به دنبال سرنخ هائی به دنبال آینده خورشید میگردند.چهار وسیله عظیم جثه که خیلی بالاتر از ابرها نصب شده اند اجزای تلسکوپ بزرگ رصد شناسی جنوب اروپا را تشکیل میدهند.در هر یک از آنها یک آئینه بزرگ به قطر ۲.۸متر نصب شد.

مجموعه این وسایل یکی از شفافترین تصاویر را از فضا در اختیار پژوهشگران قرار میدهد.چند ستاره از مجموعه پنج هزار ستاره ای که با این تلسکوپ قابل شناسائی هستند مطالعه کرده اند.پارانال در منطقه خیلی خشکی قرار دارد.به خاطر آسمان صافش ستاره شناسان میتوانند تصویر بهتری از آسمان را ببینند.به خاطر دوری از مناطق شهری شرایط خوبی برای مطالعه دارد.

ستاره های مثل خورشیدطول عمر چند میلیارد ساله دارند.طول عمر یک ستاره قابل محاسبه نیست به این خاطر بخش هائی از عمر چند ستاره را در نظر گرفته شد.از روی آنها میشود الگوی فرضی نحوه تکامل آنها را پیدا کرد.

آنچه که ستاره شناسان با مطالعه ستاره ها دریافتند تشعشع نهائی است که روزی به عمر این ستاره عظیم نورانی پایان خواهد داد.حدود ۶ میلیارد سال دیگر خورشید ما تمام هیدروژن موجود در هسته خود را خواهد سوزاند و تبدیل به چیزی خواهد شده که اصطلاحا غول سرخ نامیده می شود.

هسته خورشید داغتر خواهد شد ،لایه های بیرونی انبساط پیدا میکنند و سردتر می شوند.خورشید شبیه به ستاره های غول پیکر سرخرنگ خواهد شد.احتمالا عمر سیاره تیر پایان خواد یافت  و خورشید ورم کرده آن را خواهد بلعید.خورشید ۲۰۰برابر اندازه فعلی خود بزرگ خواهد شد و ابعاد آن به مرز زمین خواهد رسید و سرنوشت زمین غمگین خواهد بود.

برای چند لحظه کوتاه شمس ۲هزار برابر امروز نورانی خواهد شد ولی مدت زیادی طول نخواهد کشید.در آخرین گام به سوی نابودی خورشید لایه های گاز بیرونی خود را منفجر کرده و یکی از بینظیرترین مناظر در فضا را خلق خواهد کرد.توده ای عظیم و نورانی ،سهابی سیاره نما می شود.

نتیجه یک دهه فیلم برداری از خورشید | فیلم

۱۰ سال پیاپی داده‌برداری. ۲۰ میلیون گیگابایت داده. ۴۲۵ میلیون تصویر کیفیت‌بالا از خورشید. تو این ویدئو یک نتیجۀ یک دهه تصویربرداری از خورشید که در ماموریت SDO ناسا انجام شده رو می‌بینید. ویدئوی کامل باکیفیت: youtu.be/l3QQQu7QLoM

 

پاسخ دادن

دیدگاه خود را وارد کنید
لطفا نام خود را وارد کنید