فوران‌های خورشیدی، شعله‌های پلاسما هستند که با شدت زیادی از خورشید بیرون می‌زنند و جریان‌ها و حلقه‌هایی از ذرات باردار را به فضا پرتاب می‌کنند. این پدیده‌های کیهانی، در عین زیبایی و شگفت‌انگیزی، خطرات بالقوه‌ای برای فناوری، فضانوردان در فضا و حتی انسان‌ها روی زمین به همراه دارند.
فوران‌های خورشیدی و حلقه‌های درخشان
گروهی از محققان متعهد به کشف مهمی در زمینه فوران‌های خورشیدی دست یافته‌اند. این تیم با استفاده از رصدخانه دینامیک خورشیدی ناسا به بررسی تاج خورشید (جو خارجی آن) پرداخته‌اند.
تمرکز آن‌ها بر روی پدیده‌ای خاص بوده است: حلقه‌های نوری که در تاج خورشید به شکلی چشمک‌زن ظاهر می‌شوند.
بر اساس مشاهدات این تیم، این حلقه‌های چشمک‌زن به‌نظر می‌رسد به‌عنوان چراغ‌های هشداری عمل می‌کنند که وقوع یک فوران عظیم خورشیدی را نشان می‌دهند.
این کشف پتانسیل بسیار بزرگی دارد. این یافته می‌تواند به ناسا و سایر سازمان‌های مرتبط کمک کند تا اثرات زیان‌آور هواشناسی فضایی را پیش‌بینی کرده و در برابر آن‌ها محافظت کنند.
حلقه‌های تاجی و فوران‌های خورشیدی
این پژوهش توسط امیلی میسون، فیزیک‌دان خورشیدی در شرکت Predictive Sciences Inc، هدایت شده است.
تیم تحقیقاتی ساختارهایی به نام حلقه‌های تاجی را بررسی کرده‌اند؛ این حلقه‌ها امواج قوسی و درخشان نوری هستند که از نواحی مغناطیسی خورشید به بیرون پرتاب می‌شوند. این نواحی فعال، محل تولد فوران‌های خورشیدی هستند.
محققان حلقه‌های تاجی در نزدیکی ۵۰ فوران شدید خورشیدی را تجزیه‌وتحلیل کردند. آن‌ها نوسانات درخشندگی این حلقه‌ها را در ساعات منتهی به فوران بررسی کرده و این مشاهدات را با حلقه‌های نواحی خورشید که فورانی رخ نداده بود، مقایسه کردند.
نتایج شگفت‌انگیز بود: حلقه‌های نواحی فعال، تغییرات بیشتری را نشان دادند و به‌نوعی مانند یک سیستم هشدار کیهانی عمل کردند.
امیلی میسون اظهار داشت:
«ما دریافتیم که برخی از نورهای فرابنفش فوق‌العاده در بالای نواحی فعال، چند ساعت پیش از یک فوران خورشیدی به‌طور نامنظم چشمک می‌زنند. این نتایج برای درک فوران‌ها بسیار مهم هستند و می‌توانند توانایی ما در پیش‌بینی هواشناسی فضایی خطرناک را بهبود بخشند.»
درک فوران‌های خورشیدی – اصول اولیه
فوران‌های خورشیدی، انفجارهایی قدرتمند بر سطح خورشید هستند که مقدار عظیمی از انرژی را، عمدتاً به شکل اشعه ایکس و تابش فرابنفش، آزاد می‌کنند.
این فوران‌های قدرتمند در نواحی فعال اطراف لکه‌های خورشیدی ظاهر می‌شوند؛ جایی که میدان‌های مغناطیسی خورشید پیچیده و درهم تنیده می‌شوند.
وقتی این میدان‌های مغناطیسی ناگهان به حالت اولیه خود بازمی‌گردند (از طریق فرآیندی به نام بازاتصال مغناطیسی)، ذرات را با سرعتی نزدیک به سرعت نور پرتاب کرده و تابش الکترومغناطیسی را به فضا می‌فرستند.
ذرات پرانرژی و تابش ناشی از فوران می‌توانند بر مغناطوسفر زمین تأثیر بگذارند و مشکلاتی برای ماهواره‌ها، سیگنال‌های GPS و حتی شبکه‌های برق ایجاد کنند.
علاوه بر این، فوران‌های خورشیدی اغلب با پرتاب‌های تاجی عظیم (CMEs) همراه هستند که انفجارهای بزرگی از باد خورشیدی و میدان‌های مغناطیسی‌اند و می‌توانند طوفان‌های ژئومغناطیسی را ایجاد کنند.
با این حال، همه چیز هم منفی نیست – فوران‌های خورشیدی نقش کلیدی در ایجاد شفق‌های قطبی زیبا، مانند شفق‌های شمالی دارند.
پیشرفت بر پایه تحقیقات قبلی
محققان اشاره کردند که برای تقویت ارتباط بین داده‌ها، به تحقیقات بیشتری نیاز است؛ به‌ویژه در مورد فوران‌های قوی‌تر خورشید که به‌نظر می‌رسد چشمک‌زنی‌ها زودتر به اوج می‌رسند.
گروه‌های مختلف دانشمندان از روش‌های متفاوتی برای پیش‌بینی فوران‌های خورشیدی استفاده کرده‌اند، مانند مطالعه میدان‌های مغناطیسی خورشید یا جستجوی الگوهای ثابت در ویژگی‌های دیگر حلقه‌های تاجی.
اما میسون و همکارانش پیشنهاد کرده‌اند که پایش تغییرات درخشندگی حلقه‌های تاجی ممکن است هشدار دقیق‌تری ارائه دهد، زیرا این روش فوران‌های پیش‌رو را ۲ تا ۶ ساعت قبل با دقت ۶۰ تا ۸۰ درصد پیش‌بینی می‌کند.
ست گارلند، یکی از اعضای تیم از مؤسسه فناوری نیروی هوایی، توضیح داد:
«بسیاری از طرح‌های پیش‌بینی که تاکنون توسعه یافته‌اند، تنها احتمال فوران را در یک بازه زمانی مشخص پیش‌بینی می‌کنند و نه زمان دقیق آن را.»
به سوی فضایی امن‌تر
محققان معتقدند که مشاهدات آن‌ها درباره حلقه‌های تاجی می‌تواند به‌شدت اقدامات ایمنی در فضا و روی زمین را بهبود بخشد؛ چرا که می‌تواند از فضانوردان، فضاپیماها، شبکه‌های برق و دیگر دارایی‌ها در برابر تابش خورشیدی محافظت کند.
یک سیستم خودکار می‌تواند به‌طور بالقوه تصاویر لحظه‌ای از تغییرات درخشندگی حلقه‌های تاجی را از رصدخانه دینامیک خورشیدی نظارت کرده و هشدارهای به‌موقع صادر کند.
وادیم اوریتسکی، فیزیک‌دان فضایی در مرکز فضایی گادرد ناسا، اظهار داشت:
«ما می‌توانیم بر اساس این یافته‌ها سیستمی آزمایش‌شده و، در حالت ایده‌آل، ساده‌تر توسعه دهیم که آماده استفاده عملی باشد.»
حلقه‌های چشمک‌زن روی خورشید
کشف حلقه‌های تاجی چشمک‌زن به‌عنوان پیش‌درآمدی برای فوران‌های خورشیدی، امکاناتی تحولی در حوزه تحقیق و فناوری ایجاد کرده است.
با استفاده از این یافته‌ها در الگوریتم‌های پیش‌بینی، محققان امیدوارند سیستم‌های خودکاری توسعه دهند که بتوانند فعالیت‌های خورشیدی را به‌صورت لحظه‌ای نظارت کنند.
این سیستم‌ها می‌توانند به اپراتورهای ماهواره و مدیران شبکه برق هشدار دهند تا اختلالات بالقوه را به حداقل برسانند، زیان‌های اقتصادی را کاهش داده و آمادگی جهانی را افزایش دهند.
علاوه بر این، این پیشرفت پیامدهایی برای کاوش‌های فضایی عمیق دارد. با جاه‌طلبی‌های روزافزون مأموریت‌های انسانی به ماه، مریخ و فراتر از آن، توانایی پیش‌بینی دقیق فوران‌های خورشیدی می‌تواند ابزار حیاتی برای ایمنی فضانوردان باشد.
اقدامات محافظتی، مانند ایجاد سپرهای موقت یا تنظیم برنامه مأموریت‌ها، می‌توانند بر اساس هشدارهای به‌موقع اجرا شوند و اطمینان حاصل کنند که مأموریت‌ها با کمترین خطر ممکن ادامه می‌یابند.
در نهایت، این پژوهش می‌تواند پایه‌ای برای ادغام داده‌های هواشناسی خورشیدی در زندگی روزمره باشد و تصمیماتی از برنامه‌ریزی مسیرهای هوایی گرفته تا بهینه‌سازی GPS را تحت تأثیر قرار دهد.
تیم تحقیقاتی یافته‌های خود را در ۲۴۵مین جلسه انجمن نجوم آمریکا ارائه داده و مطالعه کامل آن در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
