المجال المغناطيسي للشمس على وشك الانقلاب!.. إليكم ما يمكن حدوثه

يشهد العالم كل 11 عامًا ظاهرة فلكية مدهشة، حيث ينقلب المجال المغناطيسي للشمس ويتغير من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي والعكس بالعكس.

يحدث التبدل في القطبية بسبب ظهور بقع شمسية ذات حقول مغناطيسية معقدة، مما يؤدي إلى أحداث شمسية كبيرة مثل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية، كما لا يحدث هذا التبدل بشكل فوري، بل يتم تدريجيًا على مدار دورة شمسية كاملة.

بالرغم من أن زيادة النشاط الشمسي قد تؤدي إلى بعض الظواهر الجيومغناطيسية على الأرض مثل العواصف الشفقية، إلا أن انقلاب المجال المغناطيسي للشمس ليس خطيرًا ولا يسبب نهاية العالم.

كما يمكن أن يساعد في حماية الأرض من الأشعة الكونية المجرية.

يشهد العالم كل 11 عامًا ظاهرة فلكية مدهشة، حيث ينقلب المجال المغناطيسي للشمس، مشيرًا إلى منتصف ذروة النشاط الشمسي وبداية التحول نحو الحد الأدنى. هذا التبدل المغناطيسي ليس فوريًا، بل يحدث تدريجيًا، ويكون نتيجة ظهور بقع شمسية ذات حقول مغناطيسية قوية ومعقدة. ومع زيادة النشاط الشمسي، تثار تساؤلات حول هذا التحول في القطبية وتأثيرات هذا الانقلاب على الأرض وسكانها، وكيف يمكن أن يسهم في حمايتنا من الأشعة الكونية الضارة؟ فيما يلي، نستعرض تفاصيل هذه الظاهرة وأهميتها الفلكية والبيئية.

تعد ظاهرة انقلاب المجال المغناطيسي مرحلة مهمة في الدورة الشمسية، حيث يشير هذا التبدل في القطبية المغناطيسية للشمس إلى منتصف ذروة النشاط الشمسي وبداية التحول نحو الحد الأدنى للنشاط الشمسي. وتعد آخر مرة انقلب فيها المجال المغناطيسي للشمس كانت في نهاية عام 2013.

ولفهم ظاهرة انقلاب المجال المغناطيسي، يجب أولاً معرفة الدورة الشمسية. الدورة الشمسية تستمر حوالي 11 عامًا وتتحكم فيها التغيرات في المجال المغناطيسي للشمس. ويمكن متابعة هذه الدورة من خلال مراقبة تردد وشدة البقع الشمسية التي تظهر على سطح الشمس. فذروة النشاط الشمسي في هذه الدورة تُعرف بأقصى نشاط شمسي، وهي الفترة التي تشهد فيها الشمس أكبر عدد من البقع الشمسية وتكون النشاطات الشمسية في أعلى مستوياتها. حيث تشير التقديرات الحالية إلى أن ذروة النشاط الشمسي القادمة ستحدث بين أواخر 2024 وأوائل 2026

لكن هناك دورة أخرى مهمة، وإن كانت أقل شهرة، تُعرف بدورة هيل (Hale cycle) التي تستمر حوالي 22 عامًا، يتغير خلالها المجال المغناطيسي للشمس ثم يعود إلى حالته الأصلية. وفقًا لما قاله عالم الفلك، ريان فرينش.

وخلال الحد الأدنى للنشاط الشمسي، يكون المجال المغناطيسي للشمس قريبًا من ثنائي القطب، بقطب شمالي وآخر جنوبي، مشابه لمجال الأرض المغناطيسي. ولكن مع التحول نحو الذروة الشمسية، يصبح المجال المغناطيسي للشمس أكثر تعقيدًا، بدون فصل واضح بين القطبين الشمالي والجنوبي. ومع مرور ذروة النشاط الشمسي ووصول الحد الأدنى، يعود المجال المغناطيسي للشمس إلى ثنائي القطب، ولكن بقطبية معكوسة.

وسيكون التبدل القادم في القطبية من المجال المغناطيسي الشمالي إلى الجنوبي في نصف الكرة الشمالي والعكس في نصف الكرة الجنوبي. وهذا سيجعلها تتماشى مع الاتجاه المغناطيسي للأرض، الذي يحتوي أيضًا على مجال مغناطيسي يشير جنوبًا في نصف الكرة الشمالي، وفقاً لفرينش.

ما الذي يسبب التحول في القطبية المغناطيسية للشمس؟

يقود هذا التحول بقع شمسية، وهي مناطق معقدة مغناطيسيًا على سطح الشمس يمكن أن تفرز أحداثًا شمسية كبيرة مثل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية (CMEs)، وهي انفجارات كبيرة من البلازما والمجال المغناطيسي.

وعندما تظهر البقع الشمسية بالقرب من خط الاستواء، سيكون لها اتجاه يتماشى مع المجال المغناطيسي القديم، بينما البقع الشمسية التي تتكون بالقرب من الأقطاب سيكون لها مجال مغناطيسي يتماشى مع الاتجاه المغناطيسي القادم، وهذا يُعرف بقانون هيل. فالمجال المغناطيسي من المناطق النشطة يشق طريقه نحو الأقطاب ويؤدي في النهاية إلى التبدل، كما قال الفيزيائي تود هوكسيما، مدير مرصد ويلكوكس الشمسي بجامعة ستانفورد.

لكن السبب الأساسي لانقلاب القطبية لا يزال غامضاً. يقول الفيزيائي الشمس فيل شيرير، من جامعة ستانفورد: "هذا يرتبط بكامل الدورة الشمسية، والتساؤل حول ماهيتها. ما زلنا لا نملك وصفًا رياضيًا متسقًا لما يحدث". بعبارة أخرى، على الرغم من معرفة العلماء بحدوث انقلاب الأقطاب المغناطيسية للشمس بشكل دوري، إلا أن الآليات الدقيقة والتفاصيل الأساسية التي تقود إلى هذا الانقلاب لا تزال غير واضحة، مما يجعل من الصعب وضع نماذج دقيقة لهذه الظاهرة وفهمها بشكل كامل.

ومن جانيه، قال هوكسيما: "يعتمد الأمر حقاً على مصدر المجال المغناطيسي. هل ستكون هناك العديد من البقع الشمسية؟ وهل ستساهم البقع الشمسية في المجال المغناطيسي للقطب، أم ستلغي بعضها البعض؟" وأضاف: "هذا السؤال لا نعرف بعد كيفية الإجابة عليه."

ما هي سرعة حدوث التبدل؟

ما نعرفه هو أن انقلاب المجال المغناطيسي الشمسي ليس فوريًا. إنه انتقال تدريجي من ثنائي القطب إلى مجال مغناطيسي معقد، ثم إلى ثنائي القطب معكوس على مدار دورة شمسية كاملة تبلغ 11 عامًا. "بإيجاز، لا يوجد 'لحظة' محددة تنقلب فيها أقطاب الشمس"، كما قال فرينش.

ويستغرق التبدل عادةً عامًا أو عامين ليكتمل، ولكنه يمكن أن يختلف بشكل كبير. على سبيل المثال، استغرق المجال القطبي الشمالي للدورة الشمسية 24، التي انتهت في ديسمبر 2019، نحو خمس سنوات للانقلاب، وفقاً للمرصد الشمسي الوطني.

ويعد انقلاب المجال المغناطيسي بطيء للغاية بحيث لن تلاحظ حدوثه. ومهما كان يبدو دراميًا، فهو ليس علامة على نهاية العالم ولا حدوث كوارث. يقول شيرير: "العالم لن ينتهي غداً".

ومع ذلك، هناك بعض الآثار الجانبية لانقلاب القطبية.

كيف يؤثر انقلاب المجال المغناطيسي للشمس علينا؟

لا شك أن الشمس كانت نشطة للغاية مؤخرًا، حيث أطلقت العديد من التوهجات الشمسية القوية والانبعاثات الكتلية الإكليلية، مما أثار عواصف جيو مغناطيسية قوية على الأرض، والتي بدورها أنتجت بعض العروض الشفقية الرائعة مؤخرًا. ومع ذلك، فإن شدة الطقس الفضائي المتزايدة ليست السبب المباشر لانقلاب القطبية. بدلاً من ذلك، تميل هذه الأمور إلى الحدوث معاً، كما قال هوكسيما في عام 2013.

وقد قال فرينش: "عادةً ما يكون الطقس الفضائي في أقوى حالاته خلال الذروة الشمسية، عندما يكون المجال المغناطيسي للشمس أيضًا الأكثر تعقيدًا".

وتعد إحدى الآثار الجانبية لتغير المجال المغناطيسي والتي هي طفيفة ولكنها مفيدة بشكل أساسي: هي أنه يمكن أن يساعد في حماية الأرض من الأشعة الكونية المجرية، وهي جسيمات دون ذرية عالية الطاقة تسير بسرعة قريبة من سرعة الضوء ويمكن أن تلحق الضرر بالمركبات الفضائية وتؤذي رواد الفضاء الذين يدورون خارج الغلاف الجوي الواقي للأرض.

ما هي قوة الدورات الشمسية المستقبلية؟

سيراقب العلماء بانتباه انقلاب المجال المغناطيسي للشمس وسيقيسون المدة التي يستغرقها للعودة إلى تكوين ثنائي القطب. إذا حدث ذلك في غضون السنوات القليلة المقبلة، ستكون الدورة الشمسية التالية نشطة نسبيًا. ومع ذلك، إذا كان الانقلاب بطيئًا، فإن الدورة الشمسية القادمة قد تكون ضعيفة نسبيًا، مثلما كانت الدورة الشمسية السابقة، والتي كانت تُعرف بالدورة رقم 24.