منوعات

تتحكم التذبذبات طويلة الأمد في الدوران التفاضلي للشمس

لقد أثار نموذج الدوران التفاضلي للشمس اهتمام العلماء لعقود من الزمن: فبينما يدور القطبان على مدار فترة تبلغ حوالي 34 يومًا، تدور خطوط العرض الوسطى بسرعة أكبر وتحتاج المنطقة الاستوائية إلى حوالي 24 يومًا فقط لدوران كامل. علاوة على ذلك، في السنوات الأخيرة، أثبت التقدم في علم الزلازل الشمسية، أي دراسة الجزء الداخلي من الشمس باستخدام الموجات الصوتية الشمسية، أن ملف الدوران هذا يكاد يكون ثابتًا في جميع أنحاء منطقة الحمل الحراري. وتمتد هذه الطبقة من الشمس من عمق حوالي 200 ألف كيلومتر إلى السطح الشمسي المرئي، وهي موطن لاضطرابات عنيفة من البلازما الساخنة التي تلعب دورًا حاسمًا في عمل ونشاط المغناطيسية الشمسية.

في حين أنه من الناحية النظرية، فإن باطن الشمس لا يدور بنفس المعدل عند جميع خطوط العرض. الأصل المادي لهذا الدوران التفاضلي ليس مفهوما تماما. توصل فريق من العلماء من معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي (MPS) في ألمانيا إلى اكتشاف رائد. كما أفاد الفريق اليوم في الصحيفة تقدم العلماء تلعب التذبذبات الشمسية طويلة الأمد التي اكتشفها علماء MPS في عام 2021، دورًا حاسمًا في التحكم في نمط دوران الشمس. تشبه التذبذبات طويلة الأمد الموجات الباروكلينية غير المستقرة في الغلاف الجوي للأرض والتي تشكل الطقس. في الشمس، تحمل هذه التذبذبات الحرارة من القطبين الأكثر دفئًا قليلاً إلى خط الاستواء الأكثر برودة قليلاً. للحصول على نتائجهم الجديدة، قام العلماء بتفسير الملاحظات الصادرة عن مرصد ديناميكيات الطاقة الشمسية التابع لناسا باستخدام أحدث عمليات المحاكاة العددية لداخل الشمس. ووجدوا أن فرق درجة الحرارة بين القطبين وخط الاستواء يبلغ نحو سبع درجات.

لقد افترضت النماذج منذ فترة طويلة وجود اختلاف طفيف في درجة الحرارة بين القطبين الشمسيين وخط الاستواء للحفاظ على نمط دوران الشمس، ولكن ثبت صعوبة قياس ذلك. بعد كل شيء، يجب أن “تنظر الملاحظات” إلى خلفية الجزء الداخلي العميق من الشمس، والتي يمكن أن تصل درجة حرارتها إلى ملايين الدرجات. ومع ذلك، كما أظهر الباحثون في MPS، فمن الممكن الآن تحديد الفرق في درجة الحرارة من خلال ملاحظات تذبذبات الشمس طويلة الأمد.

وفي تحليلهم لبيانات الرصد التي حصل عليها جهاز التصوير الهليوسيزمي والمغناطيسي (HMI) على متن مرصد ديناميكيات الطاقة الشمسية التابع لناسا من عام 2017 إلى عام 2021، نظر العلماء إلى التذبذبات الشمسية العالمية لفترات طويلة والتي يمكن تمييزها على أنها حركات دوامية على سطح الشمس. أعلن علماء MPS عن اكتشافهم لهذه التذبذبات بالقصور الذاتي منذ ثلاث سنوات. ومن بين هذه الأوضاع المرصودة، وجد أن أوضاع خطوط العرض العليا، بسرعات تصل إلى 70 كم/ساعة، لها تأثير خاص.

ولدراسة الطبيعة غير الخطية لهذه التذبذبات في مناطق خطوط العرض العليا، تم إجراء مجموعة من عمليات المحاكاة العددية ثلاثية الأبعاد. وفي عمليات المحاكاة التي أجراها الباحثون، تنقل التذبذبات في خطوط العرض العليا الحرارة من القطبين الشمسيين نحو خط الاستواء، مما يحد من اختلاف درجة الحرارة بين قطبي الشمس وخط الاستواء إلى أقل من سبع درجات. يوضح مدير MPS البروفيسور لوران جيزون: “هذا الاختلاف الصغير جدًا في درجة الحرارة بين القطبين وخط الاستواء يتحكم في توازن الزخم الزاوي للشمس، وبالتالي يشكل آلية تغذية مرتدة مهمة لديناميكيات الشمس الشاملة”.

وفي عمليات المحاكاة الخاصة بهم، وصف الباحثون العمليات الحاسمة في نموذج ثلاثي الأبعاد بالكامل لأول مرة. كانت الجهود السابقة مقتصرة على الأساليب ثنائية الأبعاد التي تفترض التماثل حول محور دوران الشمس. يوضح زميل ما بعد الدكتوراه في MPS والمؤلف الرئيسي للدراسة، الدكتور يوتو بيكي: “لقد سمح لنا رسم خرائط المحاكاة غير الخطية مع الملاحظات بفهم فيزياء التذبذبات طويلة الأمد ودورها في التحكم في الدوران التفاضلي للشمس”.

التذبذبات الشمسية عند خطوط العرض العالية تكون مدفوعة بتدرج في درجة الحرارة، على غرار الأعاصير خارج المدارية على الأرض. الفيزياء متشابهة، على الرغم من اختلاف التفاصيل: “في الشمس، يكون القطب الشمسي أكثر سخونة بحوالي سبع درجات من خط الاستواء، وهو ما يكفي لتوليد تدفقات تبلغ حوالي 70 كيلومترًا في الساعة فوق جزء كبير من الشمس. يوضح عالم MPS الدكتور روبرت كاميرون أن هذه العملية تشبه إلى حد ما قيادة الأعاصير.

من الصعب استكشاف فيزياء باطن الشمس العميق. هذه الدراسة مهمة لأنها تظهر أن تذبذبات الشمس طويلة الأمد ليست فقط مسابير مفيدة لداخل الشمس، ولكنها تلعب دورًا نشطًا في كيفية عمل الشمس. العمل المستقبلي، الذي سيتم تنفيذه في إطار منحة ERC التآزرية WHOLESUN ومركز الأبحاث التعاونية DFG 1456 رياضيات التجارب، سوف يهدف إلى فهم أفضل لدور هذه التذبذبات وإمكاناتها التشخيصية.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى