על שמש רוח ומה שביניהם

רוח השמש

השמש, למרות שהיא כוכב אחד מני רבים מאוד ולאו דווקא מיוחד, משמשת את המדענים כמעבדה נפלאה.
בזכות קרבתה היחסית של השמש אל כדור הארץ, כ – 150 מיליון קילומטרים, ניתן, באמצעות לימוד מאפייניה, להסיק גם אודות המתרחש בכוכבים אחרים, רחוקים מאתנו הרבה יותר.

יוג'ין פארקר, מהמדענים הבולטים בחקר השמש, זכה עוד בחייו לכבוד רב, כאשר החליטה נאס"א שהמשימה לחקר השמש תיקרא על שמו – Parker Solar Probe. מדובר בגשושית בלתי־מאוישת שמיועדת לחקור את העטרה של השמש ולספק הבנה מעמיקה יותר על רוח השמש. לשם כך היא תתקרב עד למרחק של 5.9 מיליון קילומטרים מפני השמש, מרחק הקטן פי שבעה מכל משימה אחרת שהתקרה אל השמש בעבר. הגשושית מצוידת כמובן במגן חום מיוחד שיכול לעמוד בטמפרטורה גבוהה במיוחד. הגשושית ששוגרה בשנה ב – 12 באוגוסט 2018, הגיעה ב-29 באוקטובר 2018 למרחק 42,728,083 ק"מ מפני השמש, המרחק הקרוב ביותר אליו הגיע חפץ מעשה יד אדם. בדצמבר 2018 צילמה הגשושית את השמש ממרחק של 27.1 מיליון ק"מ ומידע רב ערך ממשיך לזרום ממנה אל כדור הארץ.

בזכות קרבתה הרבה של השמש ניתן להבחין בפרטים רבים שאין אנו מזהים בגלל המרחק בכוכבים אחרים. בין התופעות הבולטות ניתן להזכיר כתמי שמש, עטרה מרשימה (הנראית מכדור הארץ כאשר יש ליקוי חמה מלא) ורוח שמשית, עליה נספר הפעם.

השמש היא כדור גז ועל כן, בניגוד לגוף מוצק (כמו כוכב לכת למשל), ההגדרות של "שפת השמש" ושל האטמוספירה שלה תלויות באורך גל בו צופים. ניתן לחשוב על כך ששפת השמש היא שכבת הפוטוספרה, אותה ניתן לראות באור בתחום הנראה. חשבו על הכדור הכתום שאנו רואים בשקיעה – גבולותיו מגדירים את מה שנכנה כאן "שפת השמש" למרות שהגזים שמרכיבים אותה ממשיכים ברבה מעבר לכך. עובייה של הפוטוספרה, כ-100 ק"מ, דק מאוד ביחס לחלקה הפנימי של השמש (רדיוס השמש הוא 695,990 ק"מ) והטמפרטורה השוררת בה היא כ- °6000 (בערכים כאלו אין זה חשוב במיוחד האם משתמשים ביחידות של קלווין או צלזיוס).

כאשר מתבוננים בשמש (באמצעים מתאימים לכך בלבד!), ניתן לעתים להבחין על פניה בכתמים כהים. צבעם הכהה של הכתמים נובע מכך שהטמפרטורה השוררת בהם נמוכה בכמה מאות מעלות מזו של הסביבה. מעבר ל"שפת השמש", ניתן בעת ליקוי חמה מלא לראות מעין כתר, עטרה, העוטפת את השמש עמור אל תוך החלל. המעניין הוא שהטמפרטורה של העטרה, באופן מפתיע במיוחד, לא רק שאינה נמוכה מזו של "שפת השמש" (הפוטוספרה), אלא שהיא מטפסת ל 1-2 מיליון מעלות! (כאמור, בערכים כאלו זה לא ממש משנה אם מדברים על יחידות צלזיוס או קלווין).

השאלה כיצד מתרחשת התופעה המשונה הזאת העסיקה אסטרופיזיקאים רבים במשך עשרות שנים. למעשה, נמצא שיש קשר בין השדות המגנטיים הנמצאים בכתמי השמש ובין לולאות פלזמה הנצפות בעטרה (ראו תמונה). למעשה, התגלתה במהלך המאה הקודמת תופעה נוספת הקשורה בשמש הנקראת "הרוח השמשית". מדובר בזרם חלקיקים, אלקטרונים, פרוטונים וחלקיקי אלפה (גרעינים של הליום המורכבים משני פרוטונים ושני נויטרונים), הנישאים מבהירות עצומה מהשמש אל החלל. כאשר חלקיקים אלו מגיעים לכדור הארץ, חלקם נלכד בשדה המגנטי שלו, ובאינטראקציה עם האטמוספרה נוצר הזוהר הקוטבי.

השמש מאבדת בממוצע בכל שנייה כמיליארד קילוגרם של חומר שנפלט ברוח השמש. עם זאת, מדובר רק בטיפה בים. השמש כה גדולה עד שנכון להיום, כחמישה מיליארד שנים מאז שנוצרה, השמש איבדה בצורה הזאת רק מאית האחוז מהמסה הכוללת שלה. כוכבים כבדים יותר מהשמש שלנו עשויים לפזר כמות משמעותית יותר מהמסה שלהם ברוח כוכבים חזקה. ההבדל הזה עשוי אפילו לשנות את מסלול חייו של כוכב ולמנוע ממנו להסתיים בסופרנובה או בתור ננס לבן.

הדרך הפשוטה ביותר לראות את ההשפעה של רוח השמש היא תצפית על כוכבי שביט. כששביטים עוברים קרוב לשמש הם מתחממים ומתחילים להתפרק, כלומר לפלוט גזים וחלקיקי אבק. רוח השמש דוחפת את החלקיקים הללו ויוצרת לשביטים זנבות של חומר שנהדף מהם לכיוון ההפוך מהשמש.

במקרים של רוח שמש חזקה במיוחד, שנקראים "סערות שמש" או סערות גיאומגנטיות, רוח השמש משפיעה על השדה המגנטי של כדור הארץ ויוצרת תופעות חשמליות רבות, ובכלל זה שיבושים בתקשורת ובמערכות ניווט או זוהר שמגיע לאזורים רחוקים מאוד מהקטבים. בשנת 1989 התפרצות כזאת שיבשה את מערכת החשמל של מחוז קוויבק בקנדה, והזוהר הצפוני נראה אפילו באזורים דרומיים מאוד כמו טקסס ופלורידה בדרום ארצות הברית.

רוב הידע על הרוח השמשית נאסף על ידי חלליות וויאג'ר, שנשלחו לחקור את כוכבי הלכת בשנות ה-70 והמשיכו להתרחק מהשמש ולשלוח מידע לכדור הארץ אחרי שסיימו את משימותיהם העיקריות. הנתונים שהגשושית פרקר שולחת ותשלח בעתיד עשויים לסייע בהבנת תהליכים הקשורים הרוח השמש, נושא שהעסיק את פרקר רבות.

אהבת?
שתף עם חבריך