ما هي البقع الشمسية

لاحظ العلماء الفلكيون ظهورًا واختفاءً لبقع داكنة خلال مراقبتهم للشمس لدراستها، ولذلك اعتقد الكثيرون أن هذا يدل على نهاية حياة الشمس، ولكن الأمر ليس كذلك بل هو حالة طبيعية تحدث لأغلب النجوم، ويمكن وصف الشمس، مثل جميع النجوم، بأنها كرة ضخمة من الغاز الساخن.

تصل درجة حرارة سطحها إلى 5800 كلفن (K)، وهو ما يعادل تقريبًا 5500 درجة مئوية. تظهر البقع في الغلاف الضوئي، وهي طبقة من الغلاف الجوي قريبة من السطح. السبب الكامن وراء ظهورها أن الغلاف الذي يحيط بالشمس في حالة من الانقلاب المستمر و تقوم بتزويده حركات الكتل الغازية المحملة بالحرارة. هذا التحريض لكتل ​​الغاز يخلق ويشوه المجال المغناطيسي ، وهو ما يسمى بالنشاط الشمسي.

أكد العلماء أن هذه البقع تنشأ نتيجة للعواصف على سطح الشمس وتتميز بنشاط مغناطيسي مكثف. تحتضن هذه البقع الشمسية والانبعاثات الغازية الساخنة من هالة الشمس. يعتقد العلماء أن عدد البقع على الشمس يتغير مع مرور الوقت ويصل إلى ذروته في ما يسمى بالطاقة الشمسية القصوى. تشير بعض الدراسات إلى أن نشاط البقع الشمسية زاد بشكل عام في القرن الماضي وأن الشمس تتوهج الآن بنسبة 0.1 في المائة أكثر مما كانت عليه قبل 100 عام.

البقع الشمسية وسبب ظهورها

البقع الضوئية هي المناطق الأكثر برودة على سطح الشمس، حيث تبلغ درجة حرارتها حوالي 3000 درجة مئوية، وذلك بسبب عدم وصول الكتل الهوائية الساخنة إلى تلك المنطقة من الغلاف الجوي، الذي بدوره تأثر بتغير المجال المغناطيسي.

وهذا سبب ظهورها مظلمة بالمقارنة مع بعض المناطق الأخرى التي تبدو أكثر إشراقا.تظهر هذه البقع و تختفي وفقا للدورة الشمسية حيث لاحظ العلماء أن هذه الدورة تتغير و تمتد بمعدل 11عاما في المتوسط،  بين فترات النشاط العالي، مصحوبة بتكوين العديد من البقع، وفترات الهدوء. تم الوصول إلى آخر حد أدنى لهذا النشاط ما بين 2008 و 2009، ومنذ ذلك الحين دخلت الشمس دورة جديدة.

كان الحد الأقصى الذي تم الوصول إليه في عام 2014، وهو واحد من أدنى المعدلات المسجلة على الإطلاق، يتميز بعدد منخفض جدًا من النقاط مقارنة بالدورة السابقة. يبدو أن هذا الانخفاض الواضح في النشاط يسير على ما يرام على المدى الطويل. يعتقد الباحثون أننا قد نشهد بعد ذلك انخفاضًا طفيفًا في درجات حرارة الأرض .

البقع الشمسية تعني أيضا موقع التوهجات الشمسية أو العواصف الشمسية، والتي تحدث عندما يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة فجأة. عندما تصل إلى الأرض، تترافق هذه العواصف مع جسيمات مشحونة تتفاعل بعد ذلك مع الغلاف الجوي العلوي لتوليد ظاهرة الشفق القطبي. قد تغلق العواصف القوية اتصالاتنا الحديثة (الراديو، الإنترنت، الهاتف) وتتسبب في انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع.

تأثير البقع الشمسية على المناخ

تتكون الرياح الشمسية من مشاعل بلازما ممغنطة وتنبثق من الشمس وتؤثر على أشعة المجرة التي قد تؤثر بدورها على الظواهر الجوية على الأرض، مثل كثافة السحاب. وفقًا لمركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا، يترتب على بعض الحالات ارتباط الرياح الشمسية ببقع الشمس .

لكن العلماء هم أول من يعترف بأن لديهم الكثير ليتعلموا عن الظواهر الفلكية مثل البقع الشمسية والرياح الشمسية، بعضها مرئي للبشر على الأرض في شكل الشفق القطبي وعروض ضوئية أخرى بين الكواكب.  هذا الكون الذي نحن فيه مليء بالأسرار و الظواهر الغريبة و كوننا جزء من هذا الكون يتوجب علينا ملاحظته و دراسته أولا لنحمي وجودنا و أيضا لمساعدة بيئتنا في الوقاية من الأخطار المحتملة.

يشك العلماء في النظرية التي تم تداولها كثيرا في العقد الأخير وتقول أن المناخ يتغير بسبب النشاط البشري والاحتباس الحراري، ويرجحون أن هذا التغير يمكن أن يحدث بشكل طبيعي بسبب البقع الشمسية وخاصة الرياح الشمسية. فهم يؤكدون على الارتباط بين زيادة نشاط البقع الشمسية وارتفاع درجات الحرارة العالمية في نفس الوقت، ويعتبرون تنظيم انبعاثات الكربون حماقة تؤثر سلبا على اقتصادنا والبنية التحتية للطاقة المستدامة.

يتفق العديد من علماء المناخ على أن البقع الشمسية والرياح الشمسية يمكن أن تلعب دورًا في تغير المناخ ، لكن الغالبية العظمى تعتبره ضئيلًا جدًا وتعزو ارتفاع درجة حرارة الأرض في المقام الأول إلى الانبعاثات الناتجة عن النشاط الصناعي على هذا الكوكب.ومن المفارقات ، أن الطريقة الوحيدة لمعرفة ما إذا كانت ظواهر مثل البقع الشمسية والرياح الشمسية تلعب دورًا كبيرا في تغير المناخ هو التقليل من انبعاث الكربون لملاحظة ما إذا كان سيتغير المناخ أو سيتحسن مع مرور الوقت وهذا مستحيل في ظل تطور الصناعة في هذا العصر.

اختفاء البقع الشمسية

لاحظ العلماء اختفاء البقع الشمسية في بعض المناطق مع ظهور أخرى،  البقع الشمسية هي مناطق مظلمة أكثر برودة على سطح الشمس تهيمن عليها المجالات المغناطيسية الشديدة. هذه  العواصف من الجسيمات المشحونة هي المسؤولة عن ظاهرة  الشفق الجميل على الأرض ، ولكن يمكن أن تكون سببا في حوادث مأساوية ، فهي قد تتسبب في تدمير الإلكترونيات في الفضاء والأقمار الصناعية والمحطات الفضائية  ، والتأثير على السفر الجوي فوق المناطق القطبية ، وشبكات الطاقة على الأرض.

تشهد الشمس بشكل دوري تغيرا في عدد البقع الشمسية، وهي دورة تستمر ما يقرب من 11 عامًا. ومع ذلك، قرب نهاية الدورة الشمسية 23، التي بلغت ذروتها في عام 2001، دخل النشاط الشمسي “الحد الأدنى” الطويل بشكل غير عادي مع عدد كبير من الأيام بدون بقع شمسية ومجال مغناطيسي قطبي ضعيف للغاية.

لفهم كيف تغيرت أعداد البقع الشمسية على سطح الشمس، طور العلماء برنامج بواسطة الكمبيوتر للمجال المغناطيسي الشمسي وذلك لمحاكاة 210 دورة شمسية.في نفس الوقت ، قاموا بتغيير سرعة دوران الشمس من الشمال إلى الجنوب ،  وذلك لمحاكاة  البلازما شديدة الحرارة في الثلث العلوي من الشمس.

خلال الأبحاث ، تم اكتشاف أن التدفق الزوالي السريع يحدث في النصف الأول من الدورة الشمسية ويليه تدفق أبطأ. كما أظهرت الصور التي تم إنشاؤها بواسطة محاكاة الكمبيوتر ، يحدث الحد الأدنى العميق للنشاط الشمسي عندما تنفصل أحزمة المجال المغناطيسي لدورتين متتاليتين في المكان والزمان بسبب التغيرات في تدفق البلازما الزائدة الداخلية الشمسية. في النصف الثاني من الدورة الشمسية ، يحدث انخفاض في البقع الشمسية وبالتالي الوصول إلى الحد الأدنى للبقع الشمسية العميقة ، ويعيد بشكل فعال الحد الأدنى للدورة 23 التي تعرضت لها الشمس.

ما زال هذا التغير غامضا، حيث يعمل علماء الفضاء حول العالم على فهمه. وما زالت الأسباب التي تؤدي إلى هذه التدفقات الزائدة غير معروفة، والتي تسببت في اختفاء البقع الشمسية وظهورها في أماكن أخرى. ومع ذلك، فإن هذا التغير والتدفق مرتبط بعضوية بالاختلافات الصغيرة في درجة الحرارة والاختلافات الموجودة بين خط الاستواء والأقطاب على سطح الشمس، حيث يؤدي دورانها إلى تغير الرياح والعواصف وبالتالي المجالات المغناطيسية .