يُطلق على وميض السطوع المفاجئ على سطح الشمس التوهج الشمسي، لكن كيف يحدث هذا التوهج الشمسي؟ وهل هو خطر على كوكب الأرض؟
التوهج الشمسي.
إذا شوهد التأثير على نجم غير الشمس، فإن هذه الظاهرة تسمى التوهج النجمي. يطلق التوهج النجمي أو الشمسي كمية هائلة من الطاقة، عادةً بترتيب 1 × 1025 جول، على طيف واسع من الأطوال الموجية والجسيمات.
هذه الكمية من الطاقة يمكن مقارنتها بانفجار مليار ميغا طن من مادة تي إن تي أو عشرة ملايين انفجار بركاني.
بالإضافة إلى الضوء، قد يقذف التوهج الشمسي الذرات والإلكترونات والأيونات في الفضاء فيما يسمى بالقذف الكتلي الإكليلي. عندما تطلق الشمس الجسيمات، فإنها تكون قادرة على الوصول إلى الأرض في غضون يوم أو يومين.
لحسن الحظ، قد يتم طرد الكتلة للخارج في أي اتجاه، لذلك لا تتأثر الأرض دائمًا. لسوء الحظ، العلماء غير قادرين على التنبؤ بحدوث التوهجات، فقط أعطوا تحذيرًا عند حدوثها.
كان أقوى توهج شمسي هو الأول الذي لوحظ. وقع الحدث في 1 سبتمبر 1859، ويسمى العاصفة الشمسية عام 1859 أو “حدث كارينغتون”. تم الإبلاغ عن ذلك بشكل مستقل من قبل عالم الفلك ريتشارد كارينجتون وريتشارد هودجسون.
كان هذا التوهج مرئيًا بالعين المجردة، وأضرم اللهب في أنظمة التلغراف، وأنتج الشفق القطبي على طول الطريق وصولًا إلى هاواي وكوبا.
بينما لم يكن لدى العلماء في ذلك الوقت القدرة على قياس قوة التوهج الشمسي، تمكن العلماء المعاصرون من إعادة بناء الحدث بناءً على النترات ونظير البريليوم 10 الناتج عن الإشعاع. في الأساس، تم حفظ دليل التوهج في الجليد في جرينلاند.
كيف يحدث التوهج الشمسي؟
مثل الكواكب، تتكون النجوم من طبقات متعددة. في حالة التوهج الشمسي، تتأثر جميع طبقات الغلاف الجوي للشمس. بمعنى آخر، يتم إطلاق الطاقة من الفوتوسفير والكروموسفير والهالة.
تميل التوهجات إلى الحدوث بالقرب من البقع الشمسية، وهي مناطق ذات مجالات مغناطيسية شديدة. تربط هذه الحقول الغلاف الجوي للشمس بداخلها.
يُعتقد أن التوهجات ناتجة عن عملية تسمى إعادة الاتصال المغناطيسي، عندما تتفكك حلقات من القوة المغناطيسية وتنضم مجددًا وتطلق الطاقة.
عندما يتم إطلاق الطاقة المغناطيسية فجأة بواسطة الهالة (تعني فجأة خلال دقائق)، يتم تسريع الضوء والجسيمات في الفضاء.
يبدو أن مصدر المادة التي تم إطلاقها هو مادة من المجال المغناطيسي الحلزوني غير المتصل، ومع ذلك، لم يستوعب العلماء تمامًا كيفية عمل التوهجات ولماذا يوجد أحيانًا عدد من الجسيمات المنبعثة أكثر من الكمية الموجودة داخل الحلقة الإكليلية.
تصل درجات حرارة البلازما في المنطقة المصابة إلى عشرات الملايين من الدرجات، وهي حرارة تعادل حرارة نواة الشمس تقريبًا.
تتسارع الإلكترونات والبروتونات والأيونات بواسطة الطاقة المكثفة إلى ما يقرب من سرعة الضوء. يغطي الإشعاع الكهرومغناطيسي الطيف بأكمله، من أشعة غاما إلى موجات الراديو.
الطاقة المنبعثة في الجزء المرئي من الطيف تجعل بعض التوهجات الشمسية يمكن ملاحظتها بالعين المجردة، ولكن معظم الطاقة خارج النطاق المرئي، لذلك يتم ملاحظة التوهجات باستخدام الأجهزة العلمية.
ما إذا كان التوهج الشمسي مصحوبًا بطرد كتلة إكليلية أم لا لا يمكن التنبؤ به بسهولة. قد تطلق التوهجات الشمسية أيضًا رذاذًا متوهجًا، والذي يتضمن طرد مادة أسرع من البروز الشمسي.
قد تصل الجسيمات المنبعثة من رذاذ التوهج إلى سرعة تتراوح من 20 إلى 200 كيلومتر في الثانية (kps). لوضع هذا في المنظور، فإن سرعة الضوء هي 299.7 كيلوبت في الثانية!
إقرأ أيضاً… كم يبلغ حجم الشمس؟
كم مرة تحدث التوهجات الشمسية؟
تحدث التوهجات الشمسية الأصغر في كثير من الأحيان أكثر من التوهجات الكبيرة. يعتمد تواتر حدوث أي توهج على نشاط الشمس.
بعد الدورة الشمسية التي تبلغ 11 عامًا، قد يكون هناك عدة مشاعل يوميًا خلال جزء نشط من الدورة، مقارنة بأقل من واحدة في الأسبوع خلال مرحلة هادئة.
خلال ذروة النشاط، قد يكون هناك 20 شعلة في اليوم وأكثر من 100 في الأسبوع.
كيف يتم تصنيف التوهجات الشمسية؟
استندت طريقة سابقة لتصنيف التوهج الشمسي على شدة خط Hα للطيف الشمسي.
يصنف نظام التصنيف الحديث التوهجات وفقًا لتدفقها الأقصى من 100 إلى 800 بيكومتر من الأشعة السينية، كما لاحظت المركبة الفضائية GOES التي تدور حول الأرض.
Classification التصنيف Peak Flux (Watts per square meter) شدة التوهج (واط/متر مربع)
A < 10−7
B 10−7 – 10−6
C 10−6 – 10−5
M 10−5 – 10−4
X > 10−4
يتم تصنيف كل فئة على مقياس خطي، بحيث يكون توهج X2 أقوى بمرتين من توهج X1.
مخاطر التوهج الشمسي.
تنتج التوهجات الشمسية ما يسمى بالطقس الشمسي على الأرض. تؤثر الرياح الشمسية على الغلاف المغناطيسي للأرض، وتنتج الشفق القطبي والأستراليس، وتشكل خطرًا إشعاعيًا على الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية ورواد الفضاء.
تكمن معظم المخاطر في الأجسام الموجودة في مدار أرضي منخفض، لكن الانبعاث الكتلي الإكليلي من التوهجات الشمسية يمكن أن يؤدي إلى تعطيل أنظمة الطاقة على الأرض وتعطيل الأقمار الصناعية تمامًا. إذا سقطت الأقمار الصناعية، فستكون الهواتف المحمولة وأنظمة GPS بدون خدمة.
تعمل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية الصادرة عن التوهج على تعطيل الراديو بعيد المدى ومن المحتمل أن تزيد من خطر الإصابة بحروق الشمس والسرطان.
هل يمكن أن يدمر التوهج الشمسي الأرض؟
باختصار: نعم. في حين أن الكوكب نفسه سينجو من مواجهة “التوهج الفائق”، يمكن قصف الغلاف الجوي بالإشعاع ويمكن أن تمحو الحياة كلها.
لاحظ العلماء إطلاق الكواكب الفائقة من النجوم الأخرى بقوة تصل إلى 10000 مرة أقوى من التوهج الشمسي النموذجي.
في حين أن معظم هذه التوهجات تحدث في النجوم التي لديها مجالات مغناطيسية أقوى من شمسنا، فإن حوالي 10٪ من الوقت يكون فيه النجم مشابهًا للشمس أو أضعف منه.
من خلال دراسة حلقات الأشجار، يعتقد الباحثون أن الأرض شهدت اثنين من الكواكب الفائقة الصغيرة – أحدهما في عام 773 م والآخر في عام 993 م. فرصة حدوث مستوى الانقراض الفائق غير معروف.
حتى التوهجات العادية يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة. كشفت وكالة ناسا أن الأرض فوتت بصعوبة توهجًا شمسيًا كارثيًا في 23 يوليو 2012.
إذا كان التوهج قد حدث قبل أسبوع واحد فقط، عندما تم توجيهه إلينا مباشرة، لكان المجتمع قد عاد إلى العصور المظلمة.
كان من الممكن أن يؤدي الإشعاع الشديد إلى تعطيل الشبكات الكهربائية والاتصالات ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على نطاق عالمي.
ما مدى احتمالية حدوث مثل هذا الحدث في المستقبل؟ يحسب الفيزيائي بيت رايل أن احتمالات حدوث التوهج الشمسي التخريبي هي 12٪ لكل 10 سنوات.
إقرأ أيضاً… ما هو الإحتباس الحراري وما هي مخاطره ؟
كيفية توقع التوهجات الشمسية.
في الوقت الحاضر، لا يمكن للعلماء التنبؤ بوقوع التوهج الشمسي بأي درجة من الدقة. ومع ذلك، يرتبط نشاط البقع الشمسية المرتفع بزيادة فرصة إنتاج التوهج.
تُستخدم مراقبة البقع الشمسية، وخاصة النوع الذي يسمى بقع دلتا، لحساب احتمالية حدوث التوهج ومدى شدته. في حالة توقع حدوث توهج قوي (فئة M أو X)، تصدر الإدارة الوطنية الأمريكية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) تنبؤًا / تحذيرًا.
عادة، التحذير يستمر لمدة يوم أو يومين من التحضير. في حالة حدوث توهج شمسي وقذف كتلة إكليلية، فإن شدة تأثير التوهج على الأرض تعتمد على نوع الجسيمات المنبعثة ومدى مواجهة التوهج مباشرة للأرض.