Language
Country/Area
No result found
سر تكوين البقع الشمسية: لماذا تكون أغمق من المنطقة المحيطة بها؟
البقع الشمسية، هي بقع مؤقتة تظهر على سطح الشمس وتكون أغمق من المنطقة المحيطة بها، وهي من أشهر الظواهر الشمسية. على الرغم من أنها مرئية في المقام الأول في الغلاف الضوئي للشمس، إلا أن البقع الشمسية تؤثر عادة على الغلاف الجوي الشمسي بأكمله. تتشكل هذه البقع لأن تركيز التدفق المغناطيسي يمنع الحمل الحراري، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة السطح. تظهر البقع الشمسية عادةً في أزواج في المناطق النشطة وتختلف وفقًا للدورة الشمسية التي تبلغ 11 عامًا تقريبًا. يمكن أن يتراوح عمر البقعة الشمسية الواحدة أو مجموعة البقع الشمسية من بضعة أيام إلى بضعة أشهر، ولكنها سوف تتلاشى في النهاية.
يمكن أن يتراوح قطر البقع الشمسية من 16 كيلومترًا (10 أميال) إلى 160 ألف كيلومتر (100 ألف ميل)، مع وجود بقع شمسية أكبر يمكن رؤيتها من الأرض بدون تلسكوب.
قد تتحرك البقع الشمسية بسرعة مئات الأمتار في الثانية، مما يشير إلى نشاط مغناطيسي قوي. تصاحب البقع الشمسية ظواهر في مناطق نشطة أخرى، مثل الحلقات الإكليلية، والانتفاخات، وأحداث إعادة الاتصال، ومعظم التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية (CMEs) تنشأ من المناطق النشطة مغناطيسيًا المحيطة بهذه المجموعات من البقع الشمسية المرئية.
تاريخ البقع الشمسية
يمكن إرجاع أقدم السجلات للبقع الشمسية إلى كتاب التغييرات الصيني، الذي اكتمل في عام 800 قبل الميلاد. فيه، يتم وصف "dou" و"mei" الملاحظين على سطح الشمس، وتشير كلتا الكلمتين إلى حجب الجوانب. تم تسجيل أول ملاحظة واعية للبقع الشمسية المرئية من قبل عالم الفلك غاندر في عام 364 م. بحلول عام 28 قبل الميلاد، بدأ علماء الفلك الصينيون في تسجيل ملاحظات البقع الشمسية بانتظام في السجلات الرسمية. وقد ذكر العالم اليوناني القديم ثيوفراستوس صراحة بقع الشمس في عام 300 قبل الميلاد. وفي وقت لاحق، قام الراهب الإنجليزي جون ورسستر بعمل أول تسجيل مصور للبقع الشمسية في عام 1128.
في ديسمبر 1610، استخدم عالم الفلك الإنجليزي توماس هاريوت التلسكوب لرصد البقع الشمسية لأول مرة، وتبعه في مارس 1611 عالما الفلك الفريزي جون وديفيد فابريسيوس.
جذب اكتشاف البقع الشمسية انتباه العديد من علماء الفلك، ومن بينهم جون هيفيليوس الشهير، الذي سجل 19 مجموعة من البقع الشمسية خلال الحد الأدنى ماكيدا في أوائل القرن السابع عشر. في أوائل القرن التاسع عشر، كان ويليام هيرشل من أوائل العلماء الذين افترضوا أن البقع الشمسية مرتبطة بدرجة حرارة الأرض، معتقدًا أن بعض خصائص البقع الشمسية تمثل تسخين الأرض.
الخصائص الفيزيائية للبقع الشمسية
تتكون البقع الشمسية من بنيتين رئيسيتين: منطقة الظل المركزية ومنطقة الظل المحيطة بها. منطقة الظل هي أحلك جزء من البقع الشمسية، حيث يكون المجال المغناطيسي أقوى، ويكون عموديًا على سطح الشمس تقريبًا 90 درجة. منطقة الظل هي منطقة مشرقة نسبيًا تتكون من هياكل مستقيمة، وزاوية المجال المغناطيسي أكبر من منطقة الظل. في مجموعة البقع الشمسية، قد تكون هناك مناطق ظل متعددة محاطة بمنطقة شبه ظلية واحدة متواصلة.
تبلغ درجة حرارة سطح البقع الشمسية حوالي 3000 إلى 4500 كلفن، بينما تبلغ درجة حرارة المواد المحيطة بها حوالي 5780 كلفن، لذلك تظهر البقع الشمسية بشكل واضح على سطح الشمس.
ستظهر البقع الشمسية المعزولة أكثر سطوعًا من البدر، حتى عند مقارنتها بالغلاف الضوئي المحيط بها. وفي بعض البقع الشمسية التي تتشكل وتتحلل، تظهر أيضًا مناطق ضيقة نسبيًا من المواد الساطعة التي تخترق منطقة الظل أو تقسمها بالكامل، وتسمى الجسور الضوئية وعادةً ما تكون المجالات المغناطيسية لهذه الجسور الضوئية أضعف وأكثر كثافة من المجالات المغناطيسية للظل مناطق من نفس الارتفاع.
دورة حياة البقع الشمسية
يمكن أن يستمر ظهور البقع الشمسية من بضعة أيام إلى بضعة أشهر، لكن عمر المناطق النشطة المرتبطة بها عادة ما يكون من بضعة أسابيع إلى بضعة أشهر. وتتوسع البقع الشمسية أو تنكمش مع الحركة على سطح الشمس، ويتراوح قطرها من 16 كيلومترًا إلى 160 ألف كيلومتر.
تكون البقع الشمسية واختفاءها
في حين أن تفاصيل كيفية تشكل البقع الشمسية لا تزال موضوع بحث مستمر، إلا أن العلماء يتفقون عمومًا على أنها مظاهر مرئية لأنابيب التدفق الكهرومغناطيسي في طبقة التروبوسفير الخاصة بالشمس والتي تخترق الغلاف الضوئي في المناطق النشطة. وبما أن المجال المغناطيسي القوي يحجب الحمل الحراري، فإن هذا يقلل من تدفق الطاقة داخل الشمس، يليه انخفاض في درجة حرارة السطح.
الشكل الأولي للبقع الشمسية هو منطقة صغيرة داكنة اللون، ومع مرور الوقت، سيزداد حجمها وتقترب من بعضها البعض، لتشكل هياكل أكثر تعقيدًا.
يتراوح عمر البقع الشمسية عادةً من بضعة أيام إلى بضعة أسابيع. يمكن أن تستمر البقع الشمسية في الظهور على الرغم من القوة الدافعة للضغط المغناطيسي لإزالة تركيز المجالات المغناطيسية. من خلال مراقبة الموجات الصوتية للشمس (علم الهلوسة المحلي)، تمكن العلماء من تطوير صور للبنية ثلاثية الأبعاد أسفل البقع الشمسية وتحديد التيارات الهابطة القوية تحت كل بقعة شمسية.
الملاحظة والتطبيق الحديث
تعتمد عمليات رصد البقع الشمسية على التلسكوبات الشمسية الموجودة على الأرض وفي مدار الأرض، والتي تستخدم تقنيات الترشيح والإسقاط لإجراء عمليات رصد مباشرة. نظرًا لأن النظر مباشرة إلى الشمس يمكن أن يسبب ضررًا دائمًا للرؤية البشرية، يستخدم علماء الفلك الهواة عمومًا مرشحات واقية أو يراقبون من خلال الصور المعروضة. يعد النشاط العالي في البقع الشمسية مصدرًا للإثارة في مجتمع هواة الراديو لأنه يؤدي إلى ظروف انتشار جيدة للغلاف الأيوني، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في نطاق الراديو.
على الرغم من أن البقع الشمسية والعمليات المغناطيسية الأخرى لها تأثير ضئيل جدًا على الإشعاع الشمسي، إلا أن وجود البقع الشمسية لا يزال يلعب دورًا مهمًا في نقل الطاقة والزخم في الغلاف الجوي الشمسي.
ولذلك فإن دراسة البقع الشمسية ليست مسألة فلكية فحسب، بل إنها أيضًا مسألة مهمة تتعلق بالاتصالات عالية التقنية وتغير مناخ الأرض. لذا، مع تعمق فهمنا للبقع الشمسية، هل ستغير نظرتنا للشمس وتأثيراتها؟
