מה יותר כיף מדבר שאינו מתנהג? כשמדובר בדינמיקה סולארית, אנחנו יודעים הרבה, אבל יש הרבה דברים שאנחנו עדיין לא מבינים. לדוגמה, כאשר חלקיקי שמש מלאים בחלקיקים מתרסקים מהשמש, קווי השדה המגנטיים שלהם יכולים לעשות כמה דברים די לא צפויים - כמו להתפצל ואז להתחבר מחדש במהירות. על פי משפט הקפאת השטף, קווים מגנטיים אלה צריכים פשוט "לזרום בצעד נעילה" עם החלקיקים. הם צריכים להישאר שלמים, אבל הם לא. זה לא סתם כלל פשוט שהם מפרים ... זה חוק הפיזיקה.
מה יכול להסביר את זה? במאמר שפורסם בגיליון "טבע" ב23- במאי, "צוות מחקר בינתחומי שהובל על ידי פיזיקאי מתמטי ג'ונס הופקינס עשוי פשוט למצוא הסבר מתקבל על הדעת. לדברי הקבוצה, הגורם הבסיסי הוא סערבולנס - "אותו סוג של הפרעה אלימה שיכולה להזיז מטוס נוסעים כשהוא מתרחש באטמוספרה" - או זה שאחיך משאיר אחריו לאחר שאכל שעועית אפויה. על ידי שימוש בטכניקת דוגמנות מחשבים מסודרת ובנויה באופן לוגי, החוקרים הצליחו לדמות את מה שקורה כשקווי שדה מגנטי נפגשים עם סערה במפץ סולארי. חמושים במידע זה, הם הצליחו אז להצהיר על עניינם.
"משפט הקפאת השטף מסביר לעתים קרובות את הדברים בצורה יפה", אמר גרגורי איינק, המחלקה לפרופסור למתמטיקה וסטטיסטיקה יישומית, שהיה המחבר הראשי למחקר "טבע". "אבל במקרים אחרים זה נכשל כישלון חרוץ. רצינו להבין מדוע הכישלון הזה מתרחש. "
רק מה המשפט הקפוא שטף? אולי שמעת על האנס אלפוון. הוא היה מהנדס חשמל שבדי, פיזיקאי פלזמה וזוכה פרס נובל לפיזיקה משנת 1970 על עבודתו בתחום מגנטוהידרודינמיקה (MHD). הוא האיש שאחראי להסביר את מה שאנו מכירים כיום כגלים של אלפוון - תנודה נעה בתדרים נמוכים של היונים והשדה המגנטי בפלזמה. ובכן, לפני כ -70 שנה הוא הגה את המחשבה שקווי כוח מגנטיים משייטים על נוזל קטר הדומה לקטעי חוט הזורמים לאורך נחל. זה אמור להיות בלתי אפשרי עבורם להישבר ואז להצטרף שוב. עם זאת, פיזיקאים סולאריים גילו שזה פשוט לא המקרה כשמדובר בפעילות בתוך התלקחות סולרית אלימה במיוחד. בתצפיותיהם הם קבעו כי קווי השדה המגנטי בתוך התלקחויות אלו יכולים להימתח עד לנקודת השבירה ואז להתחבר מחדש תוך זמן מה מפתיע - עד 15 דקות. כאשר זה קורה, הוא מגרש כמות אנרגיה רבה, אשר בתורו מכריחה את ההתלקחות.
"אך העיקרון המקפיא את השטף של פיזיקת פלזמה מודרנית מרמז על כך שתהליך זה בקורונה הסולארית צריך לארוך מיליון שנים!" איינק מצהיר באנימציה. "בעיה גדולה באסטרופיזיקה היא שאיש לא יכול היה להסביר מדוע הקפאת שטף עובדת במקרים מסוימים אך לא באחרים."
כמובן שתמיד היו השערות כי ייתכן שסערה הייתה מקור השורש להתנהגות החידתית. זמן לחקירה? אתה מתערב. איינק אז איחד כוחות - ותודעתם - עם מומחים נוספים בתחום האסטרופיזיקה, הנדסת מכונות, ניהול נתונים ומדעי מחשב, שהוקמו בג'ונס הופקינס ובמוסדות אחרים. "לפי הצורך, זה היה מאמץ שיתופי מאוד", אמר איינק. "כולם תרמו את המומחיות שלהם. אף אחד לא יכול היה להשיג זאת. "
השלב הבא היה ליצור הדמיה ממוחשבת - הדמיה שיכולה לשכפל את מצב הפלזמה של פעילות התלקחות סולארית ואת כל הדקויות שהחלקיקים הטעונים עוברים בתנאים שונים. "התשובה שלנו הייתה מאוד מפתיעה," הצהיר איינק. "הקפאת שטף מגנטי כבר לא מתקיימת כאשר הפלזמה הופכת לסוערת. מרבית הפיזיקאים ציפו שהקפאת שטף תמלא תפקיד גדול עוד יותר ככל שהפלזמה נעשתה מוליכה יותר וסוערת יותר, אך, למעשה, היא מתפרקת לחלוטין. בהפתעה גדולה עוד יותר, מצאנו שהתנועה של קווי השדה המגנטי הופכת לאקראית לחלוטין. אני לא מתכוון 'כאוטי', אלא במקום זאת בלתי צפוי כמו מכניקת הקוונטים. במקום לזרום בצורה מסודרת ודטרמיניסטית, קווי השדה המגנטי מתפשטים במקום כמו פלומה של עשן מסתובב. "
כמובן שמומחים סולאריים אחרים סבורים כי יתכן שיש תשובות חלופיות לפעילות זו המפרה את הכללים בתוך התלקחויות סולאריות, אך כמו שאינק אומר, "אני חושב שעשינו מקרה די משכנע, כי סערה לבדה יכולה להסביר את שבירת קו השדה."
המרגש ביותר הוא המאמץ השיתופי של חברי הצוות מתחומים כה מגוונים. זה היה מאמץ קבוצתי שעזר לאיינק להמציא את התיאוריה החדשה הזו על חידת הזיקוק השמש. "השתמשנו בשיטות מסד נתונים חדשות פורצות דרך, כמו אלה שהשתמשו בסקר השמיים הדיגיטלי של Sloan, בשילוב טכניקות מחשוב בעלות ביצועים גבוהים ופיתוחים מתמטיים מקוריים," אמר. "העבודה חייבה נישואים מושלמים של פיזיקה, מתמטיקה ומדעי המחשב כדי לפתח גישה חדשה מיסודה לביצוע מחקרים עם מערכי נתונים גדולים מאוד."
לסיכום, איינק ציין כי עבודות מחקר מסוג זה עשויות בהחלט להעניק לנו הבנה טובה יותר של התלקחויות סולריות ופליטות המסה כליליות. כידוע, סוג זה של "מזג אוויר בחלל" מסוכן עלול להזיק לאסטרונאוטים, לשבש לווייני תקשורת ואף להיות אחראי לכיבוי רשתות החשמל בכדור הארץ. ואתם יודעים מה זה אומר… אין טלוויזיה בלוויין ואין כוח לצפות בה. אבל זה בסדר.
"אני לא נשאר בחוץ מאוחר. לא אכפת לי ללכת. אני בבית בערך שמונה ... רק אני והרדיו שלי. לא תתנהג בצורה לא נכונה .. סאבין את אהבתי אליך. "
מקור סיפור מקורי: מהדורת החדשות של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס.
