بیگ بنگ: کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا موفق شده است نظمی پنهان را در دل آشفتگی‌های مغناطیسی فضا کشف کند؛ یافته‌ای شگفت‌انگیز که می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر طوفان‌های مغناطیسی زمین کمک کند.
به گزارش بیگ بنگ، تصور کنید دود برخاسته از یک عود، ابتدا به‌شکل جریانی باریک و آرام به سمت بالا حرکت می‌کند؛ اما کمی بعد، پیچ‌وتاب می‌خورد و به شکلی نامنظم در هوا پخش می‌شود. این حرکت‌های بی‌قاعده نمونه‌ای از پدیده‌ای به نام «آشفتگی» یا تلاطم(Turbulence) هستند.
اما جالب است بدانید چنین پدیده‌ای فقط در هوا اتفاق نمی‌افتد؛ در فضا نیز آشفتگی‌های مشابهی وجود دارند. با این تفاوت که در آنجا، به‌جای هوا با پلاسما روبه‌رو هستیم؛ گازی یونیزه‌شده متشکل از ذرات باردار الکتریکی که حرکت آن‌ها به‌شدت تحت تأثیر میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی قرار دارد.
پلاسمای فضایی آن‌قدر رقیق است که ذرات آن به‌ندرت با یکدیگر برخورد می‌کنند. به همین دلیل، رفتار آن با گازهای معمولی تفاوت زیادی دارد و دانشمندان هنوز در تلاش‌اند بفهمند آشفتگی در چنین محیطی چگونه شکل می‌گیرد و انرژی آن چگونه توزیع می‌شود. اکنون داده‌های کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا، الگویی منظم را در دل همین آشفتگی‌های ظاهراً بی‌نظم آشکار کرده‌اند.
تغییر جهت چرخش میدان‌های مغناطیسی در مقیاس‌های کوچک‌تر
در مقیاس‌های بزرگ، پلاسما رفتاری شبیه یک سیال دارد. در این شرایط، آشفتگی‌ها از طریق حرکت‌های چرخشی و گردابی و همچنین امواج الکترومغناطیسی شکل می‌گیرند. اما هرچه به مقیاس‌های کوچک‌تر می‌رویم، رفتار تک‌تک ذرات اهمیت بیشتری پیدا می‌کند و قوانین حاکم بر حرکت پلاسما تغییر می‌کنند.
یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران با استفاده از داده‌های بسیار دقیق میدان مغناطیسی و ذرات ثبت‌شده توسط کاوشگر پارکر، برای نخستین‌بار مستقیماً نشان دادند که جهت چرخش ترجیحی میدان‌های مغناطیسی آشفته، هنگام عبور از مقیاس‌های بزرگ به کوچک، معکوس می‌شود!
برای درک بهتر این پدیده، تصور کنید جهت میدان مغناطیسی مانند پیکانی باشد که هنگام نوسان میدان، می‌چرخد. پژوهشگران دریافتند که در مقیاس‌های بزرگ‌تر، میدان‌های مغناطیسی عمدتاً در جهت پادساعت‌گرد می‌چرخند؛ اما در مقیاس‌های کوچک‌تر، این چرخش به جهت ساعت‌گرد تغییر می‌کند.
این تغییر جهت دقیقاً در مقیاسی اتفاق می‌افتد که رفتار پلاسما از حالت سیال‌مانند به رفتار وابسته به حرکت تک‌تک ذرات تغییر می‌کند. همچنین پژوهشگران دریافتند هرچه از خورشید دورتر می‌شویم، این تغییر جهت واضح‌تر می‌شود و در مقیاس‌های فضایی بزرگ‌تری رخ می‌دهد.
دکتر “ماساتومی ایزاوا” نویسنده اصلی پژوهش از دانشگاه فنی براونشوایگ آلمان، می‌گوید: «با وجود اینکه آشفتگی‌ها از حرکت‌های نامنظم تشکیل شده‌اند، ما ساختاری کاملاً مشخص و منظم را در طیف آن‌ها مشاهده می‌کنیم.» این پژوهش با همکاری دانشمندانی از دانشگاه فنی براونشوایگ و دانشگاه توکیو و همچنین چندین مؤسسه تحقیقاتی دیگر در ژاپن و کشورهای مختلف انجام شده است.
چرا کشف این الگو اهمیت دارد؟
آشفتگی‌های پلاسما نقش مهمی در شکل‌گیری و تحول بادهای خورشیدی، فوران‌های خورشیدی و محیط میان‌سیاره‌ای دارند. همچنین این پدیده بر مغناطیس‌سپهر زمین، یعنی ناحیه‌ای از فضا که تحت تأثیر میدان مغناطیسی سیاره ما قرار دارد، تأثیر می‌گذارد.
از سوی دیگر، آشفتگی‌های پلاسما می‌توانند بر امواج ضربه‌ای و ابرهای مغناطیسی ناشی از فوران‌های خورشیدی اثر بگذارند؛ پدیده‌هایی که گاهی طوفان‌های ژئومغناطیسی را در زمین ایجاد می‌کنند. بنابراین، شناخت بهتر این آشفتگی‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا رفتار فعالیت‌های خورشیدی و احتمال وقوع طوفان‌های مغناطیسی زمین را دقیق‌تر پیش‌بینی کنند.
این یافته علاوه بر اهمیت آن در فیزیک پلاسما، می‌تواند در درک بسیاری از پدیده‌های اخترفیزیکی دیگر، از جمله رفتار مواد در قرص‌های برافزایشی اطراف اجرام کیهانی، نیز مؤثر باشد. جزئیات بیشتر این پژوهش در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: scitechdaily.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=110144
