الفيزياء الشمسية

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
تُظهر هذه الصورة أطوال موجية مختلفة من الضوء الذي تنتجه الشمس.

علم فيزياء الشمس (من البادئة " helio "، من اليونانية الأتيكية hḗlios ، بمعنى الشمس، والاسم " physics ": علم المادة والطاقة وتفاعلاتهما) هو علم فيزياء الشمس وعلاقتها بالنظام الشمسي . [ 1 ] وتُعرّف وكالة ناسا [ 2 ] علم فيزياء الشمس بأنه: "(1) المصطلح الجديد الشامل لعلم العلاقة بين الشمس والنظام الشمسي، (2) استكشاف واكتشاف وفهم بيئة الفضاء المحيطة بالأرض، و(3) علم النظام الذي يوحد جميع الظواهر المترابطة في منطقة الكون المتأثرة بنجم مثل شمسنا ."

علم الفيزياء الشمسية أوسع نطاقًا من الفيزياء الشمسية ، التي تدرس الشمس نفسها، بما في ذلك باطنها وغلافها الجوي ومجالاتها المغناطيسية. ويركز على تأثيرات الشمس على الأرض والأجرام الأخرى في النظام الشمسي، فضلًا عن الظروف المتغيرة في الفضاء. ويهتم بشكل أساسي بالغلاف المغناطيسي ، والغلاف الأيوني ، والغلاف الحراري ، والغلاف المتوسط ، والغلاف الجوي العلوي للأرض والكواكب الأخرى . يجمع علم الفيزياء الشمسية بين علوم الشمس، والإكليل الشمسي ، والغلاف الشمسي، والفضاء الجيولوجي ، ويشمل طيفًا واسعًا من الظواهر الفلكية، بما في ذلك الأشعة الكونية وتسارع الجسيمات ، والطقس الفضائي والإشعاع ، والغبار وإعادة الاتصال المغناطيسي ، وتوليد الطاقة النووية وديناميكيات الشمس الداخلية، والنشاط الشمسي والمجالات المغناطيسية النجمية ، وعلم طبقات الجو العليا وبلازما الفضاء ، والمجالات المغناطيسية والتغير المناخي العالمي ، وتفاعلات النظام الشمسي مع مجرة ​​درب التبانة .

التاريخ وأصل الكلمات

كان مصطلح "الفيزياء الشمسية" ( بالروسية : гелиофизика ) شائع الاستخدام في الأدبيات العلمية الروسية . عرّفت الموسوعة السوفيتية الكبرى، في طبعتها الثالثة (1969-1978)، "الفيزياء الشمسية" بأنها "[...] فرع من الفيزياء الفلكية   يدرس فيزياء الشمس ". [ 3 ] في عام 1990، أنشأت لجنة الاعتماد العليا ، المسؤولة عن الشهادات الأكاديمية المتقدمة في الاتحاد السوفيتي ، ولاحقًا في روسيا والاتحاد السوفيتي السابق ، تخصصًا جديدًا بعنوان "الفيزياء الشمسية وفيزياء النظام الشمسي". في الأدبيات العلمية الإنجليزية قبل عام 2001 تقريبًا، استُخدم مصطلح "الفيزياء الشمسية" بشكل متقطع لوصف دراسة "فيزياء الشمس". [ 4 ] وبذلك، كان ترجمة مباشرة من الفرنسية "héliophysique" والروسية "гелиофизика". في عام ٢٠٠١، اعتمد جوزيف إم. دافيلا، ونات غوبالسوامي، وباربرا جيه. طومسون في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، مصطلح "الغلاف الشمسي" في استعداداتهم لما عُرف لاحقًا بالسنة الدولية للفيزياء الشمسية (٢٠٠٧-٢٠٠٨)، بعد مرور خمسين عامًا على السنة الدولية للجيوفيزياء . وباعتمادهم المصطلح لهذا الغرض، وسّعوا معناه ليشمل كامل نطاق تأثير الشمس ( الغلاف الشمسي ). وقدّم جورج سيسكو، كأحد أوائل الداعمين لهذا المعنى الموسّع، الوصف التالي:

"يشمل علم الفيزياء الشمسية العلوم البيئية، وهو مزيج فريد بين علم الأرصاد الجوية والفيزياء الفلكية ، ويتألف من مجموعة من البيانات ومجموعة من النماذج (قوانين عامة - ربما لا يزال معظمها غير مكتشف) خاصة بالبلازما الممغنطة والجسيمات المحايدة في الغلاف الشمسي التي تتفاعل مع نفسها ومع الأجسام الجاذبة وأغلفتها الجوية."

في منتصف عام 2006 تقريبًا، كُلِّف ريتشارد ر. فيشر ، مدير قسم العلاقات بين الشمس والأرض في إدارة المهام العلمية التابعة لوكالة ناسا آنذاك ، من قِبَل مدير الوكالة باقتراح اسم جديد ومختصر لقسمه، على أن ينتهي الاسم بكلمة "فيزياء". [ 5 ] اقترح فيشر اسم " قسم علوم الفيزياء الشمسية "، وهو الاسم المُستخدم منذ ذلك الحين. يستخدم قسم علوم الفيزياء الشمسية مصطلح "الفيزياء الشمسية" للدلالة على دراسة الغلاف الشمسي والأجسام التي تتفاعل معه، وأبرزها الأغلفة الجوية والمغناطيسية للكواكب، وهالة الشمس، والوسط بين النجوم .

يرتبط البحث في الفيزياء الشمسية ارتباطًا مباشرًا بشبكة أوسع من العمليات الفيزيائية، مما يوسع نطاقه بشكل طبيعي ليتجاوز رؤية ناسا الضيقة التي تحصره في النظام الشمسي: إذ تمتد الفيزياء الشمسية من فيزياء الشمس إلى فيزياء النجوم عمومًا، وتشمل فروعًا عديدة من الفيزياء النووية ، وفيزياء البلازما ، وفيزياء الفضاء ، وفيزياء الغلاف المغناطيسي . ويُعدّ علم الفيزياء الشمسية أساسًا لدراسة الطقس الفضائي ، كما أنه يُسهم بشكل مباشر في فهم قابلية الكواكب للحياة .

خلفية

الشمس نجم نشط ، والأرض تقع داخل غلافها الجوي ، لذا يوجد تفاعل ديناميكي بينهما. يؤثر ضوء الشمس على جميع أشكال الحياة والعمليات على الأرض؛ فهو مصدر طاقة يسمح باستمرار الحياة عليها. مع ذلك، تُنتج الشمس أيضًا تيارات من الجسيمات عالية الطاقة تُعرف بالرياح الشمسية ، وإشعاعات قد تُلحق الضرر بالحياة أو تُغير مسار تطورها. تحت الحماية التي يوفرها المجال المغناطيسي للأرض وغلافها الجوي، يُمكن اعتبار الأرض جزيرة في الكون حيث تطورت الحياة وازدهرت. [ 6 ] [ 7 ]

تُدرس الاستجابة المتشابكة للأرض والغلاف الشمسي لأن الكوكب مغمور في هذه البيئة غير المرئية. فوق الغلاف الواقي للغلاف الجوي السفلي للأرض، يوجد حساء بلازمي يتكون من مادة مشحونة وممغنطة متشابكة مع إشعاع نافذ وجسيمات عالية الطاقة. وتتأثر التقنيات الحديثة بشدة بظواهر الطقس الفضائي المتطرفة ، وهي اضطرابات شديدة في الغلاف الجوي العلوي وفي بيئة الفضاء القريبة من الأرض، مدفوعة بالنشاط المغناطيسي للشمس. ويمكن للتيارات الكهربائية القوية التي تتولد على سطح الأرض أثناء الشفق القطبي أن تعطل وتتلف شبكات الطاقة الكهربائية الحديثة، وقد تساهم في تآكل خطوط أنابيب النفط والغاز. [ 8 ]

برنامج أبحاث الفيزياء الشمسية

البعثات الحالية والمستقبلية في مجال الفيزياء الشمسية، 2024

طُوِّرت أساليبٌ لدراسة العمليات الداخلية للشمس وفهم كيفية استجابة الغلاف المغناطيسي للأرض للنشاط الشمسي . وتُعنى دراساتٌ أخرى باستكشاف النظام الكامل للتفاعلات المعقدة التي تُميّز علاقة الشمس بالنظام الشمسي . [ 6 ] [ 7 ]

هناك ثلاثة أهداف رئيسية تحدد الدراسات متعددة العقود: [ 6 ] [ 9 ]

  • لفهم التدفق المتغير للطاقة والمادة عبر الشمس والغلاف الشمسي والبيئات الكوكبية.
  • استكشاف العمليات الفيزيائية الأساسية لأنظمة البلازما الفضائية.
  • لتحديد أصول وتأثيرات التباين في نظام الأرض والشمس على المجتمع.

الغلاف الشمسي

تؤثر البلازما وحقولها المغناطيسية على تكوين الكواكب والأنظمة الكوكبية وتطورها. يحمي الغلاف الشمسي النظام الشمسي من الإشعاع الكوني المجري. كما يحمي المجال المغناطيسي للأرض من الإشعاع الشمسي والكونيّ، ومن تآكل غلافها الجوي بفعل الرياح الشمسية. أما الكواكب التي لا تمتلك مجالًا مغناطيسيًا واقيًا، مثل المريخ والزهرة ، فتتعرض لهذه العمليات وتتطور بشكل مختلف. على الأرض ، يتغير المجال المغناطيسي وقوته وتكوينه خلال انعكاسات قطبيته العرضية، مما يؤثر على حماية الكوكب من مصادر الإشعاع الخارجية. [ 10 ]

الغلاف المغناطيسي

يهدف علم الفيزياء الشمسية إلى تحديد التغيرات في الغلاف المغناطيسي للأرض ، والغلاف الأيوني، والغلاف الجوي العلوي، وذلك لتمكين تحديد آثارها والتنبؤ بها والتخفيف من حدتها. كما يسعى هذا العلم إلى فهم استجابة مناطق البلازما القريبة من الأرض للطقس الفضائي . يحمي هذا النظام المعقد والمتشابك الأرض من أسوأ الاضطرابات الشمسية، مع إعادة توزيع الطاقة والكتلة في جميع أنحائه. [ 9 ] [ 10 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ غوف، دكتور في الطب (1983). "استنتاجاتنا الأولى من علم الزلازل الشمسية". نشرة الفيزياء . 34 (12): 502-507 . رمز Bibcode : 1983PhB....34..502G . doi : 10.1088/0031-9112/34/12/019 .
  2. ↑ علم فيزياء الشمس. العلم الجديد للشمس - العلاقة بين الشمس والنظام الشمسي: خارطة طريق مُوصى بها للعلوم والتكنولوجيا 2005-2035. ; https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20090010233
  3. ↑ "هليوفيزياء | أهي... ما هي الجيوفيزياء؟" . "الكلمات والموسوعات الأكاديمية " (بالروسية) . تم الاسترجاع بتاريخ 2022-11-13 .
  4. ↑ غوف، دكتور في الطب (سبتمبر 2012). "علم فيزياء الشمس المستخلص من علم الزلازل". سلسلة مؤتمرات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ . 462 : 429-454 . arXiv : 1210.1114 . Bibcode : 2012ASPC..462..429G .
  5. ↑ يتحدث ريتشارد فيشر بعد مرور ساعة ونصف تقريبًا في هذا الفيديو على يوتيوب
  6. 1 2 3 تتضمن هذه المقالة مواد من المجال العام من مجلة الفيزياء الشمسية . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء .المجال العام 
  7. بيسنيل ، دبليو . دين؛ طومسون، بي. جيه؛ تشامبرلين، بي. سي (2011). "مرصد ديناميكيات الشمس (SDO)" . الفيزياء الشمسية . 275 ( 1-2 ): 3-15 . Bibcode : 2012SoPh..275....3P . doi : 10.1007/s11207-011-9841-3 .
  8. ↑ تتضمن هذه المقالة مواد من الملكية العامة من موقع Big Questions التابع لوكالة ناسا .المجال العام 
  9. 1 2 بورش، جيه إل؛ مور، تي إي؛ توربرت، آر بي؛ جايلز، بي إل (2015). "نظرة عامة متعددة المقاييس للغلاف المغناطيسي وأهدافه العلمية" . مراجعات علوم الفضاء . 199 ( 1-4 ): 5-21 . Bibcode : 2016SSRv..199....5B . doi : 10.1007/s11214-015-0164-9 .
  10. 1 2 تتضمن هذه المقالة مواد من المجال العام من Focus Areas . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء .المجال العام