فعالیت خورشید با نزدیک شدن به اوج چرخه‌اش، به طور فزاینده‌ای بیشتر می‌شود. اینک دانشمندان می‌گویند این نقطه اوج ممکن است زودتر از پیش‌بینی‌های قبلی رخ دهد.

سی‌ان‌ان در گزارشی، با اشاره به چرخه‌های ۱۱ ساله فعالیت خورشیدی، نوشت: «فعالیت‌های خورشید با میزان لکه‌های خورشیدی روی سطح آن مرتبط است. بر این اساس، میدان‌های مغناطیسی قوی و دائما متغیر خورشید این لکه‌های تاریک راــ که برخی از آن‌ها ممکن است به اندازه زمین یا بزرگ‌تر از آن باشند- به حرکت درمی‌آورند.»

خورشید طی یک چرخه خورشیدی، از فاز یک دوره آرام وارد یک فاز شدید و فعال می‌شود. قطب‌های مغناطیسی خورشید در طول دوره اوج فعالیت آن که بیشینه فعالیت خورشیدی نامیده می‌شود، جابه‌جا می‌شوند. در ادامه، خورشید در طول دوره کمینه خورشیدی دوباره آرام می‌گیرد.

پیش از این پیش‌بینی می‌شد که اوج فعالیت خورشیدی در ژوییه سال ۲۰۲۵ (تیر ۱۴۰۴) شروع شود. اینک کارشناسان بر این باورند که اوج چرخه‌ فعالیت خورشیدی زودتر از این موعد و به احتمال بسیار بین اواسط تا اواخر سال ۲۰۲۴ (سال ۱۴۰۳ شمسی) رخ خواهد داد.

افزایش فعالیت خورشیدی

چرخه خورشیدی کنونی که با نام چرخه خورشیدی ۲۵ شناخته می‌شود، بیش‌ از حد انتظار فعال بوده است. تعداد لکه‌های خورشیدی که دانشمندان مرکز پیش‌بینی آب‌وهوای فضایی سازمان ملی اقیانوسی و جوی در بولدر کلرادو، ردیابی کرده‌اند، نسبت به لکه‌های شمارش‌شده در اوج چرخه پیشین افزایش داشته است.

مارک میش، دانشمند مرکز پیش‌بینی آب‌وهوای فضایی، می‌گوید که هیچ دو چرخه خورشیدی مانند هم نیستند. این بیشینه فعالیت خورشیدی آن بخش از مسائل آب‌وهوای فضایی است که می‌توان آن را با فصل طوفان در زمین مقایسه کرد. در این زمان، ما روی زمین بزرگ‌ترین طوفان‌ها را شاهدیم. اما برخلاف فصل طوفان در زمین که چند ماه به طول می‌انجامد، بیشینه فعالیت خورشیدی چند سال طول خواهد کشید.

این افزایش فعالیت خورشیدی همچنین عبارت است از ایجاد شراره‌‌های قدرتمند خورشیدی و خروج جرم تاج خورشیدی (CME) و همچنین به وجود آمدن ابر‌های بزرگی از گاز یونیزه به نام پلاسما و میدان‌های مغناطیسی که از اتمسفر بیرونی خورشید فوران می‌کنند. طوفان‌های خورشیدی ایجادشده ممکن است بر شبکه‌های برق، سامانه ردیاب جی‌پی‌اس و هوانوردی و ماهواره‌ها در مدار پایین زمین اثر بگذارند. این پدیده‌‌ها همچنین ممکن است سبب از کار افتادن امواج رادیویی شوند و حتی برای ماموریت‌های فضایی سرنشین‌دار هم خطراتی به دنبال داشته باشند.

یک نمونه مشهور این رخداد زمانی اتفاق افتاد که خروج جرم تاج خورشیدی در ۲۹ ژانویه ۲۰۲۲ (۹ بهمن ۱۴۰۰) از خورشید فوران کرد و سبب گرم شدن و انبساط جو بیرونی زمین شد. این ماجرا سبب شد ۳۸ ماهواره از ۴۹ ماهواره استارلینک که اسپیس اکس به فضا پرتاب کرده بود، از بین بروند. اما افزایش میزان فعالیت خورشیدی غیرعادی نیست و تنها زمانی ادامه خواهد یافت که فعالیت بیشینه خورشیدی در حال نزدیک شدن باشد.

دکتر الکس یانگ، معاون علمی بخش هلیوفیزیک (فیزیک خورشید) ناسا در مرکز پرواز فضایی گادرد در گرین‌بلت مریلند، می‌گوید: «این کاملا طبیعی است. آنچه ما مشاهده می‌کنیم، روی هم‌رفته کاملا موردانتظار است. با نزدیک‌تر شدن به بیشینه خورشیدی، لکه‌های خورشیدی بیشتری را می‌بینید که به صورت توده‌ پدیدار می‌شوند. این توده‌ها گاهی بزرگ‌تر خواهند بود و مدت بیشتری دوام می‌آورند.»

با نزدیک شدن به بیشینه فعالیت خورشیدی، توده‌های لکه‌های خورشیدی همراه با بسامد بیشتر رو به افزایش شکل‌ می‌گیرند که به افزایش فعالیت می‌انجامد.

میش می‌گوید: «به همان نسبت که ما بیشتر به فناوری، شبکه‌های برق، ماهواره‌ها، هواپیما‌ها و جی‌پی‌اس وابسته می‌شویم، تاثیرهای آب‌وهوای فضایی نیز افزایش می‌یابد، چرا که این نوع سیستم‌ها از طوفان‌های خورشیدی آسیب می‌بینند. اگرچه این چرخه به‌خصوص از منظر خورشیدی، مسئله قابل‌توجهی نیست.»

پیش‌بینی اینکه خورشید چگونه رفتار خواهد کرد

پیش‌بینی‌های جدید در خصوص زمان فرا رسیدن بیشینه فعالیت خورشیدی را اسکات مکینتاش، معاون مرکز ملی تحقیقات جوی، و همچنین رابرت لیمون، دانشمند همکار پژوهشی در موسسه هلیوفیزیک سیاره‌ای گادرد، به همراه همکارانشان انجام داده‌اند. این موسسه با دانشگاه مریلند در بالتیمور کانتی، دانشگاه مریلند، کالج پارک و دانشگاه آمریکایی با ناسا همکاری می‌کند.

پژوهشگران به‌جای ردیابی لکه‌های خورشیدی، بر آنچه «پایان‌دهنده» می‌نامند، تمرکز کردند. پایان‌دهنده نقطه‌ای است که فعالیت یک چرخه خورشیدی از سطح خورشید ناپدید می‌شود و در پی آن، افزایش شدید فعالیت خورشیدی در چرخه جدید رخ می‌دهد.

لکه‌های خورشیدی بخش عمده پیش‌بینی چرخه خورشیدی را تشکیل می‌دهند. در عین حال، لیمون می‌گوید که او و همکارانش بر این باورند که شناسایی فعالیت مغناطیسی که موجب شکل‌گیری لکه‌های خورشیدی می‌شود، می‌تواند پیش‌بینی‌های دقیق‌تری ارائه دهد. این فعالیت‌ها پس از رسیدن به بیشینه خورشیدی می‌توانند تا سال‌ها ادامه یابند.

لیمون می‌گوید در واقع تعداد شراره‌های خورشیدی پس از دوره بیشینه، به اوج می‌رسد. این افزایش در فاز افزایشی چرخه‌های خورشیدی زوج و طی فاز کاهشی چرخه‌های فرد صورت می‌گیرد.

به گفته او پیامدهای این پدیده پس از دوره فعالیت بیشینه، پس از چند سال به اوج می‌رسد؛ از این رو بزرگ‌ترین آثار آن روی زمین، پس از دوره فعالیت بیشینه رخ خواهد داد: «آن زمان است که شما انتظار دارید بزرگ‌ترین آتش‌بازی را ببینید. حتی اگر لکه‌های خورشیدی کمتری وجود داشته باشد؛ اما همین لکه‌های کمتر پیامدهای بیشتری ایجاد می‌کنند.»

میش می‌گوید در حالی که معمولا نزدیک به چهار سال طول می‌کشد تا شرایط از کمینه خورشیدی به بیشینه خورشیدی تبدیل شود، برای بیشینه اوج مشخصی وجود ندارد، چرا که خورشید بسیار متغیر است.

به گفته یانگ، گاهی اوقات در برخی چرخه‌های خورشیدی زمانی که نیمکره‌ شمالی و جنوبی خورشید هماهنگ نیستند، دو نقطه اوج اتفاق می‌افتد. این می‌تواند زمانی رخ دهد که تعداد لکه‌های خورشیدی در یک نیمکره در مقایسه با نیمکره دیگر، در زمان متفاوتی به اوج برسد و این سبب طولانی‌تر شدن دوره بیشینه فعالیت شود.

میش می‌گوید دوره فعالیت بیشینه خورشیدی می‌تواند تا حدود دو سال پیش از آرام و ساکت شدن خورشید دوام بیاورد. به این معنی که احتمال وقوع طوفان‌های خورشیدی می‌تواند به مدت طولانی‌تر از اوج واقعی، سر جای خود باقی بماند.

شفق شمالی و جنوبی

با این همه، یکی از آثار جانبی مثبت‌تر افزایش فعالیت خورشیدی شفق‌های قطبی است که پیرامون قطب‌های زمین حرکت می‌کنند و با نام‌های شفق قطبی یا شفق شمالی و همچنین شفق جنوبی شناخته می‌شوند.

وقتی ذرات پرانرژی حاصل از پرتاب جرم تاجی به میدان مغناطیسی زمین می‌رسند، این ذرات با گاز‌های موجود در جو برهم‌کنش می‌کنند و نور‌های رنگی مختلفی در آسمان ایجاد کنند.

طوفان‌های ژئومغناطیسی که در ماه‌های فوریه و آوریل در اثر خورشید ایجاد می‌شوند، سبب شده‌اند که شفق‌های قطبی در جاهایی که به‌ندرت مشاهده می‌شوند، نیز قابل‌مشاهده باشند، مثل جنوب نیومکزیکو، میسوری، کارولینای شمالی و کالیفرنیا در ایالات متحده و جنوب شرقی انگلستان و سایر بخش‌های بریتانیا.

به گفته یانگ، شفق‌های قطبی ممکن است بسته به موقعیت مکانی، همیشه بالای سرمان قابل‌مشاهده نباشند، اما ممکن است نمایشی رنگارنگ در افق ایجاد کنند.

ردیابی طوفان‌های خورشیدی

میش می‌گوید در حالی که محتمل‌ترین زمان وقوع طوفان‌های خورشیدی در زمان بیشینه فعالیت خورشیدی است، طوفان‌های خورشیدی ممکن است در هر زمانی از چرخه رخ دهند.  گروه‌های تحقیقاتی مرکز پیش‌بینی آب‌وهوای فضایی با استفاده از داده‌های رصدخانه‌های زمینی و فضایی، نقشه‌های مغناطیسی سطح خورشید و مشاهدات فرابنفش اتمسفر بیرونی خورشید تعیین می‌کنند که بیشترین احتمال فوران شراره‌های خورشیدی، پرتاب‌های جرم تاجی در خورشید و سایر پدیده‌های آب‌وهوای فضایی که ممکن است بر زمین تاثیر بگذارد، چه زمانی است.

بیل ‌مورتاگ، مدیر هماهنگی برنامه مرکز پیش‌بینی آب‌وهوای فضایی (SWPC) در اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده (NOAA) می‌گوید که این مرکز، پیش‌بینی‌ها و هشدارهای مرتبط با آب‌وهوای فضایی را بسته به موقعیت، از هفته‌ها پیش یا حتی فقط چند ساعت قبل از وقوع، اعلام می‌کند. شراره‌های خورشیدی می‌توانند ارتباطات و جی‌پی‌اس را تقریبا بلافاصله تحت تاثیر قرار دهند چرا که این شراره‌ها یونوسفر زمین یعنی بخشی از جو فوقانی را با اختلال مواجه می‌کنند. ذرات پرانرژی که خورشید به فضا می‌فرستد، همچنین می‌توانند وسایل الکترونیکی فضاپیماها را نیز مختل کنند و بدون محافظت مناسب در فضاپیماها، ممکن است تجهیزات آن‌ها طی ۲۰ دقیقه تا حداکثر چند ساعت تحت تاثیر قرار بگیرند.

موادی که طی رخداد خروج جرم از تاج خورشیدی با سرعت از خورشید دور می‌شوند، می‌توانند بین ۳۰ تا ۷۲ ساعت پس از آن به زمین برسند و سبب ایجاد طوفان‌های ژئومغناطیسی شوند که بر ماهواره‌ها اثر می‌گذارند و همچنین جریان‌های الکتریکی در اتمسفر بالایی ایجاد ‌کنند که در زمین حرکت می‌کنند و ممکن است بر شبکه برق اثر بگذارند.

بر اساس تحقیقات سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده، احتمال اختلال در شبکه برق در مناطق شرق کوه‌های آپالاچی، در نیمه بالایی سمت غرب ایالات متحده و همچنین در شمال غرب اقیانوس آرام، بیشتر است چرا که به دلیل ترکیبات این مناطق، جریان‌ها به شکل‌های متفاوتی هدایت می‌شوند.

این طوفان‌ها همچنین بر الگو‌های پرواز خطوط هوایی تجاری اثر می‌گذارد چرا که به دلیل از دست دادن قابلیت‌های ارتباطی یا اصطلاحا ناوبری، به آن‌ها دستور داده می‌شود طی وقوع طوفان‌های ژئومغناطیسی از قطب‌های زمین دور بمانند.

پیش‌بینی اینکه طوفان خورشیدی بزرگ بعدی چه زمانی روی زمین اثر خواهد گذاشت، دشوار است. طوفان‌های شدید پیش از این رخ داده‌اند، مانند طوفان‌هایی که در سال ۱۹۸۹ (۱۳۶۷) شبکه برق را در کبک با مشکل روبرو کرد و همچنین رویداد کارینگتون در سال ۱۸۵۹ (۱۲۳۷) که همچنان شدیدترین طوفان ژئومغناطیسی محسوب می‌شود که تاکنون ثبت شده است و در آن زمان سبب جرقه زدن و آتش گرفتن ایستگاه‌های تلگراف شد.

در صورتی که امروز چنین حادثه‌ای رخ دهد، ممکن است تریلیون‌ها دلار خسارت به بار بیاید و برخی از شبکه‌های برق به مدت قابل‌توجهی از بین ببرد.

مورتاگ می‌گوید ما نمی‌دانیم که رویداد بزرگ بعدی چه زمانی رخ خواهد داد. این اتفاق ممکن است چند هفته دیگر یا ۵۰ سال بعد اتفاق بیفتد.

کشف اسرار باقی‌مانده از خورشید با استفاده از ماموریت‌های فضایی از جمله کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا و «سولار اربیتر» سازمان فضایی اروپا می‌تواند پیش‌بینی‌ها را دقیق‌تر کند و در عین حال، دانشمندان طی خورشیدگرفتگی کامل در ۸ آوریل ۲۰۲۴، فرصتی برای بررسی خورشید خواهند داشت.

خورشید و اسرار آن هزاران سال است که بشر را مجذوب کرده است. خورشید منظومه شمسی ما را پایدار نگه می‌دارد و گرما و نور موردنیاز حیات برای بقا را فراهم می‌کند؛ با این همه، در خصوص نواحی داخلی خورشید که فعالیت مغناطیسی آن را به راه می‌اندازد، پرسش‌‌های بسیاری وجود دارد.

میش می‌گوید: «خورشید از یک‌سو زندگی روزمره ما در زمین را تحت تاثیر قرار می‌دهد زیرا ما جوامع خود را از ابتدا بر اساس تغییرات فصول خورشیدی تنظیم کرده‌ایم. اما خورشید فراتر از زمین در عین حال دریچه‌ای به کیهان نیز محسوب می‌شود.»