تم العثور على ترتيب خفي في تدفقات البلازما الفوضوية بالقرب من الشمس

أظهر فريق دولي من علماء الفيزياء من جامعة براونشفايغ التقنية وجامعة طوكيو لأول مرة بشكل مباشر أنه في بلازما الفضاء المضطربة، يلتوي المجال المغناطيسي بمقاييس مختلفة في اتجاهين متعاكسين. وانضم إلى العمل باحثون من جامعات توهوكو وكيوشو وأوساكا، بالإضافة إلى مراكز أبحاث في عشرة بلدان. تم نشر المقال في مجلة رسائل الفيزياء الفلكية. اعتمد المؤلفون على قياسات دقيقة للمجال المغناطيسي والجسيمات تم جمعها بواسطة مسبار باركر الشمسي التابع لناسا. اضطراب بلا اصطدامات لقد شاهد الجميع اضطرابًا في فنجان القهوة عندما يُسكب فيه الحليب ويتحول السائل إلى تجعيدات غريبة. النسخة الكونية من هذه الظاهرة أكثر تعقيدا. فالمادة هناك متأينة، أي أنها تحولت إلى بلازما من الجسيمات المشحونة، وترتبط حركتها ارتباطا وثيقا بالمجالات الكهرومغناطيسية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن البلازما غير قابلة للتصادم. إنه نادر جدًا لدرجة أن الجزيئات لا تلمس بعضها البعض عمليًا، وتتوقف القوانين الأرضية المعتادة لتدفق السوائل عن العمل بكامل قوتها. لذلك، لا يزال الفيزيائيون يتجادلون حول كيفية تحول البلازما إلى اضطراب، وكيفية توزيع طاقة تذبذباتها بين المقاييس الكبيرة والصغيرة. يظل هذا السؤال أحد الأسئلة التي لم يتم حلها في فيزياء الفضاء. حيث يغير المجال المغناطيسي اتجاه الدوران الصورة: NASA/ESA الدوامات الشمسية على المقاييس الكبيرة، تتصرف البلازما الكونية مثل السائل. تنشأ الدوامات والموجات الكهرومغناطيسية، وتصبح الاهتزازات عشوائية، أي مضطربة. لكن لم يتبين أن دوران المجال المغناطيسي كان عرضيًا. عند النظر إليها من الشمس عبر نصف القطر، فإن الحقول بشكل عام تدور عكس اتجاه عقارب الساعة. في المقاييس الأصغر، يتم عكس الصورة وتدور الحقول في اتجاه عقارب الساعة. تتزامن الحدود بين النظامين مع الانتقال من السلوك الشبيه بالسائل إلى السلوك الشبيه بالجسيمات. في مثل هذه المقاييس، لم يعد من الممكن وصف البلازما بأنها تدفق مستمر، ومن الضروري مراقبة حركة الجزيئات المشحونة الفردية. ويظهر تغير الاتجاه على مسافة معينة من الشمس. ومع تحركه بعيدًا عن النجم، يصبح أكثر وضوحًا ويتحول نحو مقاييس أكبر. يقترب مسبار باركر الشمسي من الشمس أكثر من أي جهاز آخر، مما جعل من الممكن تتبع هذا التغيير على مسافات مختلفة. يقول المؤلف الأول الدكتور ماساتومي إيزاوا من جامعة براونشفايغ التقنية: “إننا نرى بنية واضحة في الطيف، على الرغم من أن الاضطراب عبارة عن حركة غير منظمة”. لماذا يهم هذا؟ تظهر النتيجة أن النظام ينشأ داخل البلازما الفوضوية، ومفتاح ذلك يكمن في الانتقال من الديناميكا المائية إلى ديناميات الجسيمات. ويؤكد الدكتور يوكوي من جامعة طوكيو: “إن النتائج لها آثار هائلة على كل من فيزياء البلازما والفيزياء الفلكية”. يلعب اضطراب البلازما دورًا مهمًا في العديد من الأنظمة الفضائية. ومن بينها الغلاف المغناطيسي للأرض، والرياح الشمسية، والانفجارات الشمسية، والفضاء بين الكواكب، والأقراص التراكمية، أي الأقراص الدوارة الساخنة من المادة حول الأجسام الضخمة. إنه يؤثر على موجات الصدمة والسحب المغناطيسية التي ترسلها الانبعاثات الشمسية إلى الفضاء بين الكواكب. كلما زاد فهم العلماء لكيفية انتقال الطاقة من الدوامات الكبيرة إلى الدوامات الصغيرة، أصبحت نماذج الطقس الفضائي أكثر دقة. ولذلك، فإن المعرفة الجديدة ستكون مفيدة أيضًا في التنبؤ بالعواصف الجيومغناطيسية التي يمكن أن تعطل عمل الأقمار الصناعية وشبكات الطاقة. اشترك واقرأ “العلم” في MAX