لنشاط الشمس ، المعروف باسم "طقس الفضاء" ، تأثير كبير على الأرض والكواكب الأخرى في النظام الشمسي. تطلق الانفجارات الدورية ، والمعروفة أيضًا باسم التوهجات الشمسية ، كميات كبيرة من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، والتي يمكن أن تتداخل مع كل شيء من الأقمار الصناعية والسفر الجوي إلى الشبكات الكهربائية. لهذا السبب ، يحاول علماء الفيزياء الفلكية إلقاء نظرة أفضل على الشمس حتى يتمكنوا من التنبؤ بأنماط الطقس.
هذا هو الغرض من تلسكوب دانيال ك. إنوي الشمسي (DKIST) الذي يبلغ طوله 4 أمتار (13 قدمًا) - المعروف سابقًا باسم التلسكوب الشمسي للتكنولوجيا المتقدمة - والذي يقع في مرصد هاليكالا في جزيرة ماوي ، هاواي. في الآونة الأخيرة ، أصدرت هذه المنشأة صورها الأولى لسطح الشمس ، والتي تكشف عن مستوى غير مسبوق من التفاصيل وتقدم معاينة لما سيكشفه هذا التلسكوب في السنوات القادمة.
توفر هذه الصور عرضًا عن قرب لسطح الشمس الذي يظهر البلازما المضطربة مرتبة في نمط من الهياكل الشبيهة بالخلايا. هذه الخلايا هي مؤشر على حركات عنيفة تنقل البلازما الشمسية الساخنة من داخل الشمس إلى السطح. هذه العملية ، المعروفة باسم الحمل الحراري ، ترى أن هذا البلازما الساطعة ترتفع إلى السطح في الخلايا ، حيث تبرد ثم تغرق تحت السطح في الممرات المظلمة.
من خلال الحصول على هذه الأنواع من الصور الدقيقة والواضحة للشمس ، يأمل الفلكيون في أن يكونوا قادرين على تحسين فهمهم لهذه العملية حتى يتمكنوا من التنبؤ بالتغيرات المفاجئة في طقس الفضاء. كما أوضحت فرانس كوردوفا ، مديرة NSF:
منذ أن بدأ NSF العمل على هذا التلسكوب الأرضي ، انتظرنا بفارغ الصبر الصور الأولى. يمكننا الآن مشاركة هذه الصور ومقاطع الفيديو ، وهي الأكثر تفصيلاً من شمسنا حتى الآن. سيتمكن تلسكوب Inouye Solar من NSF من رسم خرائط المجالات المغناطيسية داخل هالة الشمس ، حيث تحدث الانفجارات الشمسية التي يمكن أن تؤثر على الحياة على الأرض. هذا التلسكوب سيحسن فهمنا لما يدفع الطقس الفضائي ويساعد خبراء التنبؤ في نهاية المطاف على التنبؤ بشكل أفضل بالعواصف الشمسية. "
بعبارة واضحة ، الشمس هي نجمة تسلسل رئيسي من النوع G (قزم أصفر) موجود منذ حوالي 4.6 مليار سنة. وهذا يضعها في منتصف دورة حياتها ، والتي ستستمر حوالي 5 مليارات سنة أخرى. تستهلك عملية الاندماج النووي المستدام ذاتيًا الذي يعمل على تشغيل الشمس (ويوفر كل ما لدينا من ضوء وحرارة وطاقة) حوالي 5 ملايين طن من وقود الهيدروجين كل ثانية.
كل الطاقة الناتجة عن هذه العملية تشع في الفضاء في جميع الاتجاهات وتصل إلى حافة النظام الشمسي. منذ الخمسينيات ، أدرك العلماء أن الأرض موجودة داخل الغلاف الجوي للشمس وأن التغيرات في طقسها لها تأثير عميق على الأرض. حتى الآن ، بعد عقود ، هناك الكثير حول أهم العمليات الحيوية للشمس التي لا تزال غير معروفة.
مات ماونتن هو رئيس اتحاد الجامعات للبحث في علم الفلك ، الذي يدير تلسكوب إينوي الشمسي. كما أوضح هدف علم الفلك الشمسي:
"على الأرض ، يمكننا أن نتنبأ إذا كانت ستمطر إلى حد كبير في أي مكان في العالم بدقة شديدة ، وطقس الفضاء ليس موجودًا بعد. إن توقعاتنا متخلفة عن الطقس الأرضي بمقدار 50 سنة ، إن لم يكن أكثر. ما نحتاجه هو فهم الفيزياء الكامنة وراء طقس الفضاء ، وهذا يبدأ من الشمس ، وهو ما سيدرسه تلسكوب Inouye الشمسي على مدى العقود المقبلة. "
لقد حدد الفلكيون أن حركة بلازما الشمس مرتبطة بالعواصف الشمسية بسبب الطريقة التي تتسبب بها في أن تصبح خطوط المجال المغناطيسي للشمس ملتوية ومتشابكة. يُعد قياس المجال المغناطيسي للشمس وتوصيفه أمرًا حاسمًا لتحديد أسباب النشاط الشمسي المحتمل أن يكون ضارًا - وهو أمر مؤهل بشكل فريد لتلسكوب Inouye Solar.
وفقًا لتوماس ريميل ، مدير تلسكوب إينوي الشمسي ، فإن كل ذلك يعود إلى المجال المغناطيسي للشمس. "للكشف عن أكبر أسرار الشمس ، لا يجب أن نكون قادرين فقط على رؤية هذه الهياكل الدقيقة بوضوح من مسافة 93 مليون ميل ولكن أيضًا قياس قوة المجال المغناطيسي واتجاهها بدقة شديدة بالقرب من السطح وتتبع المجال حيث يمتد إلى مليون - درجة الهالة ، الغلاف الخارجي للشمس. "
تتمثل إحدى أكبر الفوائد التي يمكن الحصول عليها من الفهم الأفضل لديناميكيات الطاقة الشمسية في القدرة على التنبؤ بأحداث الطقس الكبرى. في الوقت الحاضر ، تستطيع الحكومات ووكالات الفضاء توقع الأحداث قبل موعدها بحوالي 48 دقيقة. ولكن بفضل البحث الذي أجراه تلسكوب Inouye Solar والمراصد الشمسية الأخرى ، يتوقع الفلكيون الحصول على هذا حتى 48 ساعة.
سيعطينا هذا مزيدًا من الوقت للتأكد من أن هذه الأحداث لا تدق شبكات الكهرباء والبنية التحتية الحيوية والأقمار الصناعية ومحطات الفضاء. بطبيعة الحال ، فإن مهمة مراقبة الشمس ليست مهمة سهلة وتأتي بنصيبها العادل من المخاطر. لهذا السبب ، يستفيد منظار Inouye Solar من العديد من التطورات الحديثة من حيث البناء والهندسة وعلم الفلك.
وهذا يشمل مرآته التي يبلغ طولها 4 أمتار (13 قدمًا) (الأكبر من أي تلسكوب شمسي) ، والبصريات التكيفية لتعويض التشويه الناتج عن الغلاف الجوي للأرض ، وظروف المشاهدة البكر على قمة قمة هاليكالا التي يزيد ارتفاعها عن 3000 متر (10000 قدم). يعتمد التلسكوب أيضًا على العديد من الإجراءات الوقائية لضمان عدم ارتفاع درجة حرارته من تركيز 13 كيلووات من الطاقة الشمسية من الشمس.
يتم ذلك عن طريق حيد معدني عالي التقنية مبرد بالسائل ("توقف الحرارة") يبقي معظم ضوء الشمس بعيدًا عن المرآة الرئيسية ولوحات التبريد التي تغطي القبة وتحافظ على استقرار درجات الحرارة حول التلسكوب. يتم أيضًا الحفاظ على برودة الجزء الداخلي من المرصد باستخدام 11.25 كم (7 ميل) من أنابيب التبريد ، والتي يتم تبريدها جزئيًا بالجليد الذي يتراكم أثناء الليل ، ومصاريع داخلية توفر دوران الهواء والظل.
قال ريميل: "مع أكبر فتحة في أي تلسكوب شمسي ، وتصميمه الفريد ، وأحدث أدواته ، سيكون تلسكوب إنوي الشمسي - لأول مرة - قادرًا على إجراء أكثر القياسات تحديًا للشمس". . "بعد أكثر من 20 عامًا من العمل من قبل فريق كبير مخصص لتصميم وبناء مرصد أبحاث شمسية رائد ، نحن قريبون من خط النهاية. أنا متحمس للغاية لأن أكون في وضع يسمح لي بمراقبة البقع الشمسية الأولى للدورة الشمسية الجديدة التي تزداد الآن مع هذا التلسكوب المذهل ".
ديفيد بوبولتز ، مدير البرنامج في قسم العلوم الفلكية في NSF ، مسؤول أيضًا عن الإشراف على بناء المرفق وعملياته. كما أشار ، هذه الصور ليست سوى غيض من فيض لتلسكوب إينوي الشمسي:
"خلال الأشهر الستة المقبلة ، سيواصل فريق العلماء والمهندسين والفنيين في تلسكوب Inouye اختبار التلسكوب وتشغيله لجعله جاهزًا للاستخدام من قبل المجتمع العلمي العالمي للطاقة الشمسية. سيقوم تلسكوب Inouye Solar بجمع المزيد من المعلومات حول شمسنا خلال السنوات الخمس الأولى من عمره أكثر من جميع البيانات الشمسية التي تم جمعها منذ أن قام غاليليو بتوجيه التلسكوب إلى الشمس لأول مرة في عام 1612. "
إن تلسكوب إينوي الشمسي هو جزء من مجموعة ثلاثية من الأدوات التي من المقرر أن تحدث ثورة في علم الفلك الشمسي في السنوات القادمة. انضمت إليه مسبار باركر للطاقة الشمسية التابع لناسا (الذي يدور حاليًا حول الشمس) و ESA / NASA Solar Orbiter (التي سيتم إطلاقها قريبًا). كما لخص Valentin Pillet (مدير المرصد الوطني للطاقة الشمسية في NSF) ، إنه وقت مثير أن تكون فيزيائيًا شمسيًا:
"سيوفر تلسكوب إينوي الشمسي الاستشعار عن بعد للطبقات الخارجية للشمس والعمليات المغناطيسية التي تحدث فيها. تنتشر هذه العمليات في النظام الشمسي حيث ستقوم مهمات مسبار باركر الشمسي وسولار أوربيتير بقياس عواقبها. إجمالاً ، يشكلون تعهدًا حقيقيًا متعدد الرسل لفهم كيفية ارتباط النجوم وكواكبها المغناطيسية. "
