میدان مغناطیسی

صفحه? جریان نورکره در بیرون خورشید هم گسترش یافته و بر سامانه? خورشیدی اثر می‌گذارد. این پدیده، نتیجه? تاثیر میدان مغناطیسی درحال گردش خورشید بر روی پلاسما در محیط میان‌سیاره‌ای است.^[62]

همچنین ببینید: میدان مغناطیسی ستاره‌ای

خورشید ستاره‌ای فعال از دیدگاه مغناطیسی است. یک میدان مغناطیسی توانا دارد که سال به سال اندکی سویش تغییر می‌کند تا اینکه هر یازده سال وارون می‌شود.^[63] میدان مغناطیسی خورشید دارای اثرهای بسیاری است که به مجموعه? آن‌ها فعالیت خورشیدی گفته می‌شود. از جمله? آن‌ها، لکه‌های خورشیدی بر سطح آن، شراره? خورشیدی و دگرگونی‌ها در بادهای خورشیدی است که باعث جابجایی ماده درون سامانه? خورشید است.^[64] فعالیت‌های خورشید بر زمین هم اثر می‌گذارد. برای نمونه می توان به شفق قطبی که در ناحیه‌های نزدیک به قطب دیده می‌شود و یا دیدن شکست یا خرابی در موج‌های رادیویی و توان الکتریکی اشاره کرد. گمان آن می‌رود که میدان مغناطیسی خورشید نقش مهمی در ساخت و کامل شدن سامانه? خورشیدی داشته باشد. همچنین این فعالیت‌های خورشیدی، ساختار بخش بیرونی هواکره? زمین را هم تغییر می‌دهد.^[65]

به دلیل دمای بسیار بالای خورشید، تمام ماده? موجود در آن در حالت گازی و پلاسما است. این ویژگی به خورشید این توان را می‌دهد تا در مدار استوایی اش تندتر (نزدیک 25 روز) از عرض‌های جغرافیایی بالاتر (نزدیک به 35 روز در ناحیه? قطبی) بگرد خود بچرخد.^[66][67] گردش اختلافی خورشید در عرض‌های جغرافیایی گوناگون آن باعث می‌شود تا با گذر زمان خط‌های میدان مغناطیسی خورشید در هم پیچیده شود، حلقه‌های میدان مغناطیسی در سطح خورشید فوران کند و درنتیجه لکه و زبانه? خورشیدی پدید آید. در اثر همین پیچش است که پویایی خورشیدی و چرخه? یازده ساله? وارونه شدن میدان مغناطیسی خورشید پدیدار می‌شود.^[66][67]

میدان مغناطیسی خورشید بسیار فراتر از خود خورشید را هم دربر می‌گیرد. بادهای خورشیدی مغناطیسی پلاسمایی، میدان مغناطیسی خورشید را به بیرون از خورشید می‌برد، پدیده‌ای که امروزه به آن میدان مغناطیسی میان‌سیاره‌ای گفته می‌شود.^[68] پلاسما تنها می‌تواند در راستای خط‌های میدان مغناطیسی جابجا شود برای همین میدان مغناطیسی میان‌سیاره‌ای به صورت شعاعی گسترش یافته‌است. چون میدان مغناطیسی بالا و پایین مدار استوایی خورشید قطبش‌های متفاوت از یا به سوی خورشید دارند، یک لایه? نازک جریان در صفحه? استوایی خورشید پدید می‌آید که به آن صفحه? جریان نورکره گفته می‌شود.^[68] در فاصله‌های دور، چرخش خورشید باعث پیچیده شدن میدان مغناطیسی و صفحه? جریان به شکل حلزونی ارشمیدس می‌شود؛ مانند سازه? مارپیچ پارکر.^[68] میدان مغناطیسی میان‌سیاره‌ای بسیار قوی تر از اجزای میدان مغناطیسی دوقطبی خورشید است. میدان مغناطیسی دوقطبی 50 تا 400 میکروتسلایی خورشید (در شیدسپهر) با توان سه? فاصله کاهش می‌یابد و در نزدیکی‌های زمین به 0?1 نانوتسلا می‌رسد. اما داده‌های بدست آمده توسط فضاپیماها نشان می‌دهد میدان مغناطیسی میان‌سیاره‌ای در نزدیکی زمین 100 برابر قوی تر است.^[69]

ساختار شیمیایی

خورشید در درجه? نخست از عنصرهای هیدروژن و هلیم ساخته شده‌است. این عنصرها به ترتیب 74?9? و 23?8? از جرم خورشید را در شیدسپهر می‌سازند.^[70] در ستاره شناسی به همه? عنصرهای سنگین تر فلز می گوییم، فلزها سازنده? کمتر از 2? جرم خورشید اند. فراوان ترین این فلزها عبارتند از: اکسیژن (نزدیک به 1? جرم خورشید)، کربن (0?3?)، نئون (0?2?) و آهن (0?2?)^[71].

خورشید ترکیب شیمیایی اش را از محیط میان ستاره‌ای به ارث برده‌است. و خود هلیم و هیدروژن هم به جای مانده از هسته‌زایی مهبانگ اند. فلزها از هسته‌زایی ستاره‌ای پدید آمده‌اند. ستاره‌هایی که دوره? تکامل خود را به پایان رسانده‌اند و مواد خود را به محیط میان ستاره‌ای پیش از ساخت خورشید بازگردانده‌اند.^[72] ساختار شیمیایی شیدسپهر نمایانگر ساختار اساسی سامانه? خورشیدی است.^[73] البته از هنگامی که خورشید ساخته شده، بخشی از هلیم و عنصرهای سنگین از شیدسپهر گریخته‌اند برای همین هم اکنون شیدسپهر دارای هلیم کمتری نسبت به گذشته دارد و عنصرهای سنگین هم نسبت به پیش‌ستاره? خورشید 84? اندازه? گذشته را دارند. 71? پیش‌ستاره? خورشید از هیدروژن، 27?4? از هلیم و 1?5? از فلزها ساخته شده بود.^[70]

در بخش‌های درونی خورشید به دلیل همجوشی هسته‌ای، هیدروژن‌ها به هلیم دگرگون می‌شوند. برای همین می توان گفت درونی ترین بخش خورشید نزدیک به 60? هلیم دارد ولی درصد فلزها ثابت است. از آنجایی که بخش درونی خورشید تنها پرتوزایی می‌کند و همرفتی ندارد (نگاه کنید به بخش ناحیه? تابشی در بالا) برای همین هیچ یک از میوه‌های همجوشی در هسته به سوی بالا و شیدسپهر نمی‌آید.^[74]

فراوانی عنصرهای سنگین خورشیدی که در بالا توضیح داده شد را با کمک طیف‌سنجی نجومی شیدسپهر خورشید و اندازه گیری فراوانی‌ها در شهاب‌سنگ‌هایی که هرگز آن قدر داغ نشده‌اند که به دمای ذوب برسند، بدست می‌آوریم. گمان آن می‌رود که این شهاب‌سنگ‌ها ساختار پیش‌ستاره? خورشید را نگه داشته باشند و عنصرهای سنگین بر آن‌ها اثر نگذاشته باشند. نتیجه? هر دوی این روش‌ها با هم همخوانی دارد.^[13]

گروه آهن

در دهه? 1970 پژوهش‌ها بر روی وجود عنصرهای گروه آهن در خورشید متمرکز بود.^[75][76] با اینکه پژوهش‌های گسترده‌ای صورت گرفت اما فراوانی برخی از عنصرهای گروه آهن مانند کبالت و منگنز چندان روشن نشد دست کم تا سال 1978 چنین بود. و این به دلیل ساختار بسیار ریز این عنصرها بود (منظور تفاوت ناچیز در ترازهای انرژی است).^[75]

نخستین فهرست کامل از توان نوسان عنصرهای یونی شده? گروه آهن در دهه? 1960 میلادی بدست آمد و تا سال 1976 محاسبات آن کامل شد.^[77]

لکه‌های خورشیدی و چرخه? آن‌ها

اندازه گیری دگرگونی‌های چرخه? خورشیدی در یک بازه? سی ساله.

پیشینه? لکه‌های خورشیدی در 250 سال گذشته، به خوبی می‌توان دید که چرخه? لکه‌ها تقریباً هر 11 سال یک بار تکرار می‌شود.

هنگام مشاهده? خورشید اگر از فیلترهای مناسب را بکار بریم بی درنگ می‌توانیم لکه‌های خورشید را ببینیم. این لکه‌ها به دلیل داشتن دمایی پایین تر از پیرامونشان، به صورت سطحی تاریک تر دیده می‌شوند. شدت فعالیت مغناطیسی در لکه‌های خورشیدی بسیار بالا است تا آنجا که فرایندهای همرفتی هم توسط میدان مغناطیسی بسیار قوی آن ناحیه مهار می‌شود برای همین انرژی گرمایی کمتری از درون داغ خورشید به سطح این ناحیه‌ها می‌رسد. میدان مغناطیسی بسیار قوی باعث داغی بسیار بالای تاج خورشیدی می‌شود و ناحیه‌های فعالی را پدید می‌آورد. این ناحیه‌های فعال منبع شراره‌های شدید خورشیدی و خروج جرم از تاج خورشیدی است. بزرگترین لکه‌های خورشیدید می‌توانند تا ده‌ها هزار کیلومتر پهنا داشته باشند.^[78]

شمار لکه‌های خورشیدی قابل دید ثابت نیست و هر 11 سال همراه با چرخه? خورشیدی تغییر می‌کند. معمولاً اندکی از لکه‌های خورشیدی قابل دیدند و حتی گاهی هیچکدام دیده نمی‌شوند. لکه‌هایی که دیده می‌شوند در عرض‌های بالای خورشید قرار دارند. هرچه که چرخه? خورشید بیشتر پیش رود شمار لکه‌ها بیشتر و به مدار استوایی خورشید نزدیکتر می‌شوند. این پدیده را قانون اشپورر توضیح می‌دهد. لکه‌های خورشیدی بیشتر به صورت جفت با قطب‌های مخالف مغناطیسی اند. قطب‌های مغناطیسی لکه‌های مهم خورشید به صورت یک در میان در هر چرخه? خورشیدی تغییر می‌کند به این ترتیب یک لکه می‌تواند در یک دوره قطب مغناطیسی شمال و در دوره? آینده قطب مغناطیسی جنوب باشد.^[79]

درخشش خورشید ارتباط مستقیم با فعالیت‌های مغناطیسی آن دارد به همین دلیل چرخه? خورشیدی تاثیر مهمی بر هوای فضای پیرامون کره? زمین و آب و هوای خود زمین می‌گذارد.^[80]

چرخه‌های بلندمدت

به تازگی یک نظریه ارائه شده‌است که ادعا می‌کند در هسته? خورشید ناپایداری‌هایی وجود دارد که باعث پدید آمدن نوسان‌هایی با دوره? بازگشت یا 41?000 یا 100?000 سال می‌شود. این نظریه نسبت به چرخه‌های میلانکوویچ، عصر یخبندان را بهتر توضیح می‌دهد.^[81][82]