بیشینه فعالیت خورشید زودتر از انتظار درحال وقوع است

خورشید ما همراهی پایدار و همیشگی است. این ستاره‌ مانند ساعت قابل اعتماد است و با عبور از آسمان امکان اندازه‌گیری زمان را به ما می‌دهد. خورشید و مسیر آن همچنین منبع شکل‌گیری فصل‌های زمین هستند، اما از بسیاری جهات، خورشید با ستاره‌ای آرام و باثبات فاصله دارد.

از نمای نزدیک، شاهد فعالیت‌ها و تغییرات زیادی در سطح خورشید هستیم. انفجارهای درخشان موسوم به شراره‌ها باعث انتشار پرتوهای خورشیدی می‌شوند. نواحی سرد و تاریک‌تر موسوم به لکه‌های خورشیدی به‌مرور ظاهر می‌شوند، حرکت می‌کنند، تغییر شکل می‌دهند و سرانجام ناپدید می‌شوند. خورشید همچنین در فوران‌های قدرتمند موسوم به رویدادهای ذره خورشیدی، موادی را به داخل فضا منتشر می‌کند.

فعالیت خورشیدی منطبق با زمان تغییر می‌کند و هر ۱۱ سال به اوج خود می‌رسد. بر اساس پیش‌بینی‌ها، نقطه اوج بعدی ژوئیه ۲۰۲۵ خواهد بود، اما حالا به نظر می‌رسد بیشینه خورشیدی زودتر از انتظار رخ خواهد داد. این یافته به ما در درک بهتر ستاره‌ی والدمان کمک می‌کند.

فعالیت خورشیدی همچنین بر زمین و فناوری‌های آن تأثیر می‌گذارد. رویدادهای ذره خورشیدی می‌توانند ماهواره‌ها را غیرفعال و شبکه‌های برقی را مختل کنند. به فعالیت خورشید که بر سیاره ما تأثیر می‌گذارد، آب‌وهوای فضایی گفته می‌شود.

برای تضمین پیش‌بینی‌ها و آماده‌سازی، به مجموعه‌ی خوبی از قوانین یا به عبارتی یک مدل علمی دقیق نیاز داریم. ناسا و وزارت جوی و اقیانوسی ایالات متحده سال‌هاست در تدارک چنین مدلی هستند. آن‌ها انواع روش‌ها را برای پیش‌بینی فعالیت خورشیدی ادغام می‌کنند. بر همین اساس، تاریخ بیشینه‌ی خورشیدی بعدی، ژوئیه‌ی ۲۰۲۵ است. بر اساس پیش‌بینی‌ها این بیشینه مانند بیشینه خورشیدی قبلی، نسبتا ضعیف خواهد بود. بشینیه قبلی از دسامبر ۲۰۰۸ تا دسامبر ۲۰۱۹ ادامه یافت و اوج آن آوریل ۲۰۱۴ بود.

با این‌حال پیش‌بینی دیگری توسط گروهی به رهبری رابرت لیمون دانشمند ناسا و اسکات مکینتاش رئیس مرکز پژوهش‌های جوی ایالات متحده منتشر شد. بر اساس این پیش‌بینی اوج چرخه‌ی خورشیدی یک سال زودتر و در اواسط ۲۰۲۴ رخ خواهد داد و در این زمان تعداد لکه‌های خورشیدی به دو برابر پیش‌بینی رسمی خواهد رسید. رصدهای خورشیدی هم این پیش‌بینی را تقویت می‌کنند.

نکته جالب توجه این است که بسیاری از روش‌های پیش‌بینی مبتنی بر زمان‌بندی طول یک چرخه هستند که بر اساس کمینه‌ی فعالیت خورشیدی اندازه‌گیری شده است؛ اما لیمون و مکینتاش نگاه عمیق‌تری به لکه‌های خورشیدی و ویژگی‌های مغناطیسی آن‌ها انداختند. پایان چرخه خورشیدی به صورت آنی رخ نمی‌دهد. بلکه گذاری آرام است که طی آن لکه‌های خورشیدی کمتری با خواص مغناطیسی چرخه‌ی قبلی ظاهر می‌شوند و تعداد لکه‌های مرتبط با چرخه‌ی جدید افزایش می‌یابند.

پیش‌بینی فعلی از یک پایان‌دهنده یا زمان ناپدید شدن آخرین لکه‌ی خورشیدی مربوط به چرخه‌ی قدیمی، برای نمایش پایان چرخه‌ خورشیدی استفاده می‌کند. این روش می‌تواند به زمان‌بندی‌های متفاوتی برای طول چرخه منجر شود. برای مثال آخرین کمینه در دسامبر ۲۰۱۹ رخ داد، اما پایان‌دهنده‌ی آن در واقع در دسامبر ۲۰۲۱ دیده شد. به این ترتیب پژوهشگرها توانستند پیش‌بینی‌هایی را برای میزان قدرت چرخه‌ی پیش رو ارائه دهند.

افزایش فعالیت خورشیدی چه معنای برای ما خواهد داشت؟ از آنجا که خورشید مقادیری از انرژی را به شکل شراره‌ها و دفع مواد به داخل فضا منتشر می‌کند، این احتمال وجود دارد که این مواد به زمین برخورد کنند. خوشبختانه پوشش مغناطیسی زمین می‌تواند از ما در برابر این خطرها محافظت کند.

با رسیدن ذرات و میدان‌های مغناطیسی خورشید به زمین، این ذرات در ابتدا با میدان مغناطیسی زمین برهم کنش می‌کنند. همچنین ذرات خورشیدی متناسب با میدان‌های مغناطیسی زمین حرکت می‌کنند و این مسئله مانع از برخورد آن‌ها به سطح زمین می‌شود.

گرچه میدان مغناطیسی زمین تا حدی از زمین محافظت می‌کند، فعالیت خورشیدی باز هم بر ما تأثیر می‌گذارد. نمونه‌ای از این تأثیر، نورهای شمالی و جنوبی یا شفق‌های قطبی هستند. این نورها زمانی ظاهر می‌شوند که ذرات خورشیدی با برخورد به جو فوقانی زمین، اتم‌ها را برانگیخته کنند و به‌این‌ترتیب آن‌ها را به وضعیت پرانرژی منتقل کنند. اتم‌ها پس از آرام شدن، نورهایی را به رنگ‌های مختلفی مثل قرمز، سبز و آبی منتشر می‌کنند. این نمایش چشمگیر در نزدیکی قطب‌های مغناطیسی زمین رایج‌تر است.

فعالیت خورشیدی همچنین می‌تواند باعث تقویت موج‌هایی در خطوط انتقال شبکه‌های برق شود. یک نمونه از این اتفاق قطعی برق کبک کانادا در سال ۱۹۸۹ بود. از آثار دیگر می‌توان به تغییرات چگالی ذرات جو فوقانی اشاره کرد. این اتفاق می‌تواند به خطاهایی در دستگاه‌های مجهز به GPS و گرمایش جو فوقانی زمین منجر شود. به‌این‌ترتیب ضخامت جو برای ماهواره‌هایی که در مدار پائین زمین قرار دارند افزایش می‌یابد.

در نتیجه، برخی ماهواره‌ها ارتفاع خود را از دست می‌دهند و در جو می‌سوزند. چنین اتفاقی برای یک دسته از ماهواره‌های جدید استارلینک در فوریه ۲۰۲۲ رخ داد.

در صورتی که فعالیت خورشید شدیدتر شود، احتمال تأثیر طوفان خورشیدی بر انسان و ایجاد مشکلات برقی در ماهواره‌ها هم افزایش خواهد یافت. در چنین شرایطی فضاپیماها باید در حالت امن یا safe mode قرار بگیرند. در این وضعیت بسیاری از سیستم‌های آن‌ها غیرفعال می‌شوند.

جامعه بشری به‌صورت پیوسته در زمینه‌ی زیرساخت‌های برقی و توسعه‌ی فناوری‌های فضایی پیشرفت می‌کند. عدم نظارت بر آب و هوای فضایی و منشأ آن، می‌تواند آسیب‌پذیری چنین فناوری‌هایی را افزایش دهد، اما اگر بدانیم چه چیز در انتظارمان است، بهتر برای آن آماده خواهیم شد. درحال‌حاضر، شبکه‌های برق به گونه‌ای ساخته می‌شوند که کمتر مستعد نوسانات برق باشند و ماهواره‌ها برای مقابله‌ی بهتر با آب‌وهوای فضا طراحی می‌شوند.

با وجود تمام آماده‌سازی‌ها، به درک بهتری از ستاره‌مان نیاز داریم. کارشناسان در حال حاضر گزارشی دقیق از رصدهای گذشته دارند و به‌صورت پیوسته روش‌های رصد خورشید و آب و هوای فضایی را با استفاده از ماهواره‌ها توسعه می‌دهند. همچنین بشر در حال بهبود مدل‌های علمی است که امکان پیش‌بینی فعالیت خورشیدی را می‌دهند. چرخه‌ی خورشیدی فعلی می‌تواند توانایی انسان برای مقاومت در برابر این اتفاق‌ها را افزایش دهد.