خورشید از زاویه‌ای نو: مدارگرد خورشیدی به قطب‌های ناشناخته چشم دوخته است

این خطی خیالی است که سیارات – با انحرافاتی اندک – به‌دور خورشید دنبال می‌کنند.
سفینه‌های فضایی معمولاً حرکت در مسیر دایره‌البروج را ترجیح می‌دهند چون از نظر مصرف انرژی به‌صرفه‌تر است.
اما مدارگرد خورشیدی «سولار اربیتر» (Solar Orbiter) در مسیر دایره‌البروج حرکت نمی‌کند و به همین دلیل اکنون نخستین نگاه نزدیک و بی‌سابقه را به قطب‌های خورشید برای ما ممکن کرده است.

مدارگرد خورشیدی سازمان فضایی اروپا (ESA) اولین فضاپیمایی نیست که به مشاهده‌ی قطب‌های خورشید می‌پردازد.
پیش از آن، فضاپیمای مشترک ESA/NASA به‌نام «اولیس» (Ulysses) در سال‌های1372 و ۱۳۷۳ به ترتیب قطب شمالی و جنوبی خورشید را مشاهده کرده بود.
اما اولیس از فاصله‌ای بسیار دورتری این مشاهدات را انجام داد — حدود ۲۰۰ میلیون کیلومتر از خورشید.
در حالی‌که «سولار اربیتر» تا فاصله‌ی ۴۲ میلیون کیلومتری به خورشید نزدیک می‌شود، و این امکان را می‌دهد که با جزئیاتی بی‌سابقه قطب‌های خورشید بررسی شوند.

دانشمندان مشتاق‌اند از قطب‌های خورشید دیدی نزدیک‌تر داشته باشند، چرا که این نواحی سرنخ‌های کلیدی درباره‌ی رفتار خورشید در خود دارند.
خورشید در چرخه‌ای ۱۱ ساله به‌نام «چرخه فعالیت مغناطیسی خورشیدی» رفتار می‌کند؛ چرخه‌ای که در آن فعالیت خورشید افزایش می‌یابد و سپس کاهش پیدا می‌کند.
در اوج این چرخه، لکه‌های خورشیدی بیشتری ظاهر می‌شوند و طوفان‌های خورشیدی شدیدتری رخ می‌دهند.
چون این طوفان‌ها ممکن است بر زمین تأثیر بگذارند — گاه به‌شدت — دانشمندان تلاش می‌کنند این چرخه را بهتر درک کنند و پیش‌بینی دقیق‌تری از طوفان‌های خورشیدی داشته باشند.
به باور پژوهشگران، قطب‌های خورشید نقش مهمی در این چرخه ۱۱ ساله ایفا می‌کنند.

در بهمن گذشته، مدارگرد خورشیدی با عبور از کنار سیاره‌ی ناهید (زهره)، با استفاده از گرانش این سیاره، مسیر خود را از دایره‌البروج منحرف کرد.
در ماه اسفند، این فضاپیما توانست خورشید را از زاویه‌ای ۱۷ درجه‌ای نسبت به دایره‌البروج مشاهده کند.

«ما دقیق نمی‌دانستیم از این مشاهدات اولیه چه انتظاری باید داشته باشیم؛ قطب‌های خورشید واقعاً سرزمین ناشناخته‌ای‌اند»،
سامی سولانکی، مدیر مؤسسه ماکس پلانک برای پژوهش‌های منظومه خورشیدی در آلمان چنین می‌گوید.
او همچنین پژوهشگر اصلی ابزار “تصویربردار قطبی و لرزه‌ای” (PHI) در فضاپیمای سولار اربیتر است — یکی از ۱۰ ابزار علمی این مدارگرد.

همان‌طور که در تصویر بالا دیده می‌شود، میدان‌های مغناطیسی خورشید بسیار پیچیده‌تر از زمین‌اند و حالتی متلاطم و آشفته دارند.
در بیرون از نواحی قطبی، خورشید دارای ساختارهای مغناطیسی کوچک و پیچیده‌ای است که به مرور زمان تغییر می‌کنند.
این ساختارها با پدیده‌هایی چون لکه‌های خورشیدی در ارتباط‌اند و میدان مغناطیسی بزرگ‌مقیاس خورشید را شکل می‌دهند.
در بیشتر دوران چرخه خورشیدی، این میدان مغناطیسی حالتی شبیه آهن‌ربای میله‌ای دارد، که در آن قطب‌های مغناطیسی و جغرافیایی با هم هم‌راستا هستند.
اما در اوج چرخه (یعنی «ماکزیمم خورشیدی») قطب‌های مغناطیسی خورشید جابه‌جا می‌شوند.

در بخش کم‌فعالیت چرخه، دانشمندان گمان می‌کنند که یکی از قطب‌های مغناطیسی بر دیگری چیرگی دارد.
در اوج چرخه، این میدان‌ها آشفته‌تر و پیچیده‌تر می‌شوند. خورشید در مهر ۱۴۰۳ آخرین ماکزیمم خود را پشت سر گذاشت؛ بنابراین اکنون هنوز در مرحله‌ای نزدیک به اوج فعالیت قرار دارد.
از این رو، سولار اربیتر دقیقاً در زمان مناسبی از قطب‌ها تصویربرداری کرده است.

«مدارگرد خورشیدی درست در زمان مناسب به موقعیت جدید خود برای رصد رسیده است»،
یوهان هیرتسبرگر، دانشمند مؤسسه MPS و مسئول عملیات ابزار PHI چنین می‌گوید.
«PHI موفق شد در لحظه‌ای کلیدی، میدان مغناطیسی قطب جنوبی خورشید را نقشه‌برداری کند.»

قرار است مدارگرد خورشیدی تا پایان سال ۱۴۰۵ از زاویه ۱۷ درجه‌ای، بار دیگر از هر دو قطب خورشید تصویربرداری کند.
پس از آن، در آذر ۱۴۰۵، با انجام یک پرواز نزدیک دیگر از کنار ناهید، فضاپیما به زاویه‌ای ۲۳ درجه‌ای می‌رسد که نمایی حتی واضح‌تر از قطب‌ها ارائه خواهد داد.
پژوهشگران مأموریت مشتاق‌اند در ماه‌ها و سال‌های پیش‌رو، روند بازسازی و تحول میدان‌های مغناطیسی قطبی خورشید را از نزدیک دنبال کنند.

هدف طراحی، ساخت و پرتاب مدارگرد خورشیدی، پاسخ به چهار پرسش کلیدی درباره خورشید بود.
یکی از این پرسش‌ها مربوط به دیناموی خورشیدی است؛ یعنی فرایندی که باعث تولید میدان‌های مغناطیسی خورشید می‌شود.
مشاهدات اخیر، گامی مهم در پاسخ به این پرسش به‌شمار می‌رود.