خورشید در مسیر افزایشی فعالیت
خورشید که برای انسانها اغلب تصویری ثابت و قابلاطمینان دارد، در واقع ستارهای پویا و همیشه در حال تغییر است. یکی از مشخصههای اصلی این تغییرات چرخه خورشیدی است؛ مجموعهای نوسانات در فعالیتِ لکهها، فورانها و جریانهای مغناطیسی که بهطور میانگین هر 11 سال یکبار تکرار میشود. اما دادههای تازه نشان میدهند که فعالیت خورشیدی از حدود سال 2008 روندی صعودی پیدا کرده و این روند فراتر از مرزهای معمول چرخه 11 ساله قرار گرفته است.
در پایان چرخه خورشیدی قبلی در سال 2019، پیشبینیهای رسمی بر این مبنا بود که چرخه بعدی هم تا حد زیادی آرام و ملایم خواهد بود. اما این پیشبینیها اشتباه از آب درآمدند: چرخه خورشیدی 25 بسیار قویتر از انتظارات ناسا و NOAA ظاهر شد. جیمی یاسینسکی (Jamie Jasinski)، فیزیکپژوه پلاسمایی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL)، میگوید: «تمام نشانهها نشان میداد خورشید وارد یک دورهٔ طولانیِ کمفعالی خواهد شد. بنابراین وارونگی این روند یک شگفتی بود. خورشید کمکم دارد بیدار میشود.»
نشانههای بیداری: باد خورشیدی و پارامترهای فیزیکی
تحلیل بلندمدت دادههای خورشیدی که توسط پژوهشگران JPL انجام شده نشان میدهد از آغاز چرخه 24 در سال 2008، فشار و قدرت باد خورشیدی بهتدریج افزایش یافته است. این افزایش در پارامترهای متعددی قابل ردیابی است: سرعت، چگالی، دما، فشار حرارتی، جرم، تکانه، انرژی و بزرگی میدان مغناطیسی همگی روند افزایشی را نشان میدهند.
افزایش این کمّیات میتواند به معنای افزایش احتمال طوفانهای خورشیدی، فورانهای تاجی (CMEs) و درخششهای خورشیدی قویتر (فِلارها) باشد که تحتِ کلیتِ اصطلاح «هواشناسی فضایی» بررسی میشوند. چنین رویدادهایی میتوانند بر سامانههای ماهوارهای، ارتباطات رادیویی، شبکههای برق زمینی و حتی سلامت فضانوردان تأثیر بگذارند؛ بنابراین پایش دقیقِ پارامترهای باد خورشیدی و میدان مغناطیسی خورشید اهمیت عملی و اقتصادی دارد.
زمینهٔ علمی و چرخهها: از لکهها تا چرخه هِیل
طی قرنها، لکههای خورشیدی بهعنوان شاخصی ساده و قابلدسترس برای ثبتِ فعالیت خورشیدی استفاده شدهاند. ثبت سیستماتیک این لکهها نشان میدهد که ما اکنون در بیستوپنجمین چرخهٔ ثبتشده قرار داریم. البته لکهها تصویرِ ناقصی از تمام رفتار خورشیدند؛ دادههای جدید نشان میدهد نباید تنها روی تعداد لکهها حساب کنیم.
در تاریخ خورشید دورانی مانند حدِ مَوندر (Maunder Minimum) بین 1645 تا 1715 وجود داشت که تقریباً لکهای مشاهده نمیشد، و سپس وقفهٔ دیگری بین 1790 تا 1830 معروف به حد دالتون (Dalton Minimum). چنین فروکشهایی نشان میدهد تغییرات بلندمدتِ خورشید میتواند در بازههای چنددهساله یا چندقرنی رخ دهد و علم هنوز کاملاً دلیل آنها را نمیداند. یاسینسکی اشاره میکند: «ما واقعاً نمیدانیم چرا خورشید از 1790 به بعد حدود چهل سال کمفعال شد. گرایشهای بلندمدت پیشبینیپذیری کمتری دارند و هنوز درک کامل از آنها نداریم.»
یک چارچوب مهم برای فهمِ الگوهای بلندمدت، چرخهٔ هِیل (Hale cycle) است که هر 22 سال ادامه دارد و شامل دو چرخهٔ 11 ساله است؛ در انتهای هر Hale cycle، قطبیت مغناطیسی خورشید به وضعیت اولیه بازمیگردد. شواهدی در حال افزایش است که نشان میدهد چرخهٔ هیل ممکن است الگوی بنیادیتری باشد و هر چرخهٔ 11 ساله تنها نیمی از یک چرخهٔ کامل 22 ساله باشد.
پیامدها، رصدها و فناوریهای مرتبط
یافتههای جدید اهمیت گسترشِ دامنهٔ مشاهدات خورشیدی را مشخص میکند: فقط شمارش لکهها تصویر ناکافی ارائه میدهد. برای درک بهتر دینامیک خورشید لازم است از مجموعهای گستردهتر از مشاهدات استفاده کنیم: اندازهگیریهای میدان مغناطیسی، رصدهای طیفی، مشاهدات تاج خورشیدی، و دادههای مستقیم از فضاپیماها مانند Parker Solar Probe و Solar Orbiter.
افزایش فعالیت خورشیدی ممکن است به برنامههای ماهوارهای و عملیات فضایی فشار بیاورد؛ بنابراین تقویت فناوریهای پیشبینی هواشناسی فضایی، بهبود محافظتِ سختافزاری و توسعهٔ الگوهای پیشبینی بر پایهٔ دادههای بلندمدت ضروری است. اگر روند کنونی ادامه پیدا کند، انتظار میرود دورههای بیشتری از طوفانهای خورشیدیِ شدید به وقوع بپیوندد که نیاز به آمادهسازی شبکههای برق و سامانههای ارتباطی دارد.
نتیجه گیری
در چند سال اخیر شواهدی قوی بهدست آمده که نشان میدهد خورشید از حدود 2008 در مسیر افزایش فعالیت قرار گرفته است. این افزایش در پارامترهای باد خورشیدی و میدان مغناطیسی آشکار است و میتواند پیامدهایی برای هواشناسی فضایی و زیرساختهای زمینی داشته باشد. با این حال، پیشبینی دقیق رفتار بلندمدت خورشید همچنان چالشی علمی باقی میماند؛ برای پیشبینی بهتر نیاز به رصدهای گستردهتر، دادههای کیفی از مأموریتهای فضایی و بازنگری در مدلهای نظری داریم. تحقیقات جاری و مأموریتهای آینده تعیین خواهند کرد که آیا خورشید واقعاً در آستانهٔ دورهای پرفرازونشیب قرار گرفته یا تغییرات فعلی بخشی از روندهای طبیعیِ بلندمدت هستند.