شبیه‌سازی جدید از ساختار مغناطیسی طوفان‌های خورشیدی

مجله‌ی علمی ایلیاد - مهندسان، مدلی را طراحی کرده‌اند که برای اولین بار مدل فوران‌های خورشیدی و ساختار مغناطیسی آن‌ها را شبیه‌سازی می‌کند و دسترسی آن برای عموم آزاد است. محیط فضایی پویایی که زمین را احاطه می‌کند، فضایی که فضانوردان و سفینه‌های فضایی ما در آن سفر می‌کنند، می‌تواند به وسیله‌ی فوران‌های عظیم خورشیدی تحت تأثیر قرار بگیرد. فوران‌هایی که ابر عظیمی از پلاسما، انرژی مغناطیسی و گازی داغ از ذرات باردار الکتریکی را به فضای خارج پرتاب می‌کند. میدان‌های مغناطیسی ناشی از این تشعشعات خورشیدی به سختی قابل پیش‌بینی است و می‌تواند با میدان مغناطیسی زمین برهم‌کنش داشته باشد که عامل اثرات جوی فضایی است.

ابزار جدیدی که «ایگِل» نامیده می‌شود کمک می‌کند، نقشه‌ی مسیر این ابرهای مغناطیده که فوران‌های تاجی نامیده می‌شود، قبل از آن‌که به زمین برسد، ترسیم شود. ایگل مدلی جدید و بسیار جامع از  تاج، اتمسفر خارجی خورشید و فضای بین سیاره‌ای است که توسط گروهی در دانشگاه میشیگان جهت شبیه‌سازی طوفان‌های خورشیدی طراحی شده است. ایگل به ناسا کمک می‌کند تا چگونگی حرکت این فوران‌ها در فضا، رسیدن آن به زمین و این که موقع رسیدن چه ساختار مغناطیسی خواهند داشت را مطالعه کند. این مدل، توسط انجمنی مرتبط با بخش شبیه‌سازی در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت مریلند ایجاد شده است.

این مدل جدید، تحت عنوان مدل «اصول اولیه» شناخته می‌شود؛ زیرا محاسبات آن بر اساس نظریه‌ی فیزیک پایه‌ است که پیشامدهایی را تشریح می‌کند و در این مورد به طور مثال خواص پلاسما، انرژی آزاد مغناطیس و یا الکترومغناطیس و یا هدایت حرکت این فوران‌ها در فضا بررسی می‌شود. برخی از مدل‌های کامپیوتری می‌تواند جهت فهم بهتر اثر خورشید بر فضای زمین، به محققان کمک کند و به طور بالقوه‌ای توانایی ما را جهت پیش‌بینی وضعیت آب و هوا بهبود بخشد، همان‌گونه که توسط اداره‌ی اقیانوسی و جوی آمریکا این کار انجام می‌شود.

با در نظر گرفتن ساختار مغناطیسی این فوران‌ها از خاستگاهش در خورشید، می‌توان گام بزرگی در مدل کردن‌شان برداشت. مدل‌های متنوع دیگر، این فوران‌ها را تنها بر اساس خواص جنبشی که همان جرم و سرعت اولیه ثبت شده توسط فضاپیماها است، شبیه‌سازی می‌کنند. ترکیب خواص مغناطیسی در شروع این فوران‌ها ممکن است به دانشمندان ایده‌ی بهتری از ساختار مغناطیسی‌شان بدهد و این‌که در نهایت چگونه این ساختار، بر مسیر این فوران‌ها در فضا می‌تواند تأثیر بگذارد  و با میدان مغناطیسی زمین برهم‌کنش کند، که قطعه‌ی مهمی از پازل رفتار پویای خورشید است.

این مدل، با مشاهدات حقیقی فضاپیما از این فوران‌ها که شامل سرعت اولیه‌ی فوران و مکان آن بر روی خورشید است، آغاز می‌شود و سپس طرح چگونگی حرکت این فوران‌ها براساس قوانین پایه‌ی الکترومغناطیس کشیده می‌شود. در نهایت، جهت شبیه‌سازی انتشار فوران‌ها در فضا تصاویری می‌سازد که شبیه به مشاهدات حقیقی ناسا، ماهواره‌ی سوهو و استریوی ناسا است.

گروهی به رهبری «توماس گومباسی» در بخش علوم و مهندسی فضایی و هواشناسی دانشگاه میشیگان، مدلی را به‌عنوان قسمتی از مدل اصلی شرایط جوی فضایی طراحی کردند که توسط این انجمن رهبری می‌شود. تمام مدل‌های آب و هوای فضایی این انجمن قابل دسترس جهت مطالعه و استفاده محققین است و از طریق این راه، قابل دسترس عموم است. به‌علاوه، ایگل و مدل دیگری که بر پایه‌ی ایگل و اولین مدل «اصول اولیه» جهت شبیه‌سازی این فوران‌ها است و شامل ساختارهای مغناطیسی‌شان نیز می‌شود،  برای عموم آزاد است.

 

نوشته: لینا ترَن
ترجمه: مجله‌ی علمی ایلیاد