تحدث هذه الظاهرة كل 11 عامًا تقريبًا وتمثل مرحلة مهمة في الدورة الشمسية. ويشير التحول في القطبية إلى نقطة منتصف الطريق للحد الأقصى للطاقة الشمسية، وارتفاع النشاط الشمسي، وبداية التحول نحو الحد الأدنى للطاقة الشمسية.

آخر مرة انقلب فيها المجال المغناطيسي للشمس كانت في نهاية عام 2013. ولكن ما الذي يسبب هذا التحول في القطبية، وهل هو خطير؟ دعونا نلقي نظرة عميقة على انعكاس المجال المغناطيسي للشمس ونتحقق من التأثيرات التي يمكن أن يحدثها على الأرض، حسب تقرير مجلة لايف ساينس.

لفهم انعكاس المجال المغناطيسي، أولاً، من المهم أن تكون على دراية بالدورة الشمسية.

دورة النشاط الشمسي التي تبلغ مدتها 11 عامًا تقريبًا مدفوعة بالمجال المغناطيسي للشمس، ويُشار إليها بتكرار وشدة البقع الشمسية المرئية على السطح. يُعرف ارتفاع النشاط الشمسي خلال دورة شمسية معينة بالحد الأقصى للطاقة الشمسية، وتتوقع التقديرات الحالية أنه سيحدث بين أواخر عام 2024 وأوائل عام 2026.

ولكن هناك دورة أخرى مهمة جدًا، وإن كانت أقل شهرة، وهي تتضمن دورتين شمسيتين مدة كل منهما 11 عامًا. تستمر هذه الدورة المغناطيسية، المعروفة باسم دورة هيل، لمدة 22 عامًا تقريبًا، حيث ينعكس المجال المغناطيسي للشمس ثم يعود إلى حالته الأصلية، كما قال رايان فرينش، عالم الفيزياء الفلكية الشمسية.

خلال فترة الحد الأدنى للطاقة الشمسية، يكون المجال المغناطيسي للشمس قريبًا من ثنائي القطب، مع قطب شمالي وقطب جنوبي واحد، على غرار المجال المغناطيسي للأرض. ولكن مع تحولنا نحو الحد الأقصى للطاقة الشمسية، يصبح المجال المغناطيسي للشمس أكثر تعقيدا، دون وجود انفصال واضح بين القطبين الشمالي والجنوبي. بحلول الوقت الذي يمر فيه الحد الأقصى للطاقة الشمسية ووصول الحد الأدنى للطاقة الشمسية، عادت الشمس إلى ثنائي القطب، وإن كان ذلك بقطبية مقلوبة.

سيكون التحول القادم في القطبية من المجال المغناطيسي الشمالي إلى الجنوبي في نصف الكرة الشمالي والعكس في نصف الكرة الجنوبي. وأوضح فرينش: 'سيؤدي ذلك إلى جعله في اتجاه مغناطيسي مماثل للأرض، التي لديها أيضًا مجالها المغناطيسي الذي يشير إلى الجنوب في نصف الكرة الشمالي'.

ما الذي يسبب التحول في القطبية؟

يحدث الانعكاس بسبب البقع الشمسية، وهي مناطق معقدة مغناطيسيًا على سطح الشمس يمكن أن تولد أحداثًا شمسية كبيرة، مثل التوهجات والانبعاثات الكتلية الإكليلية (CMEs) - وهي انفجارات كبيرة من البلازما والمجال المغناطيسي.

أثناء الحد الأقصى للطاقة الشمسية، يكون عدد كبير من البقع الشمسية مرئيًا عند خطوط العرض الوسطى وأثناء الحد الأدنى للطاقة الشمسية، يكون عدد صغير جدًا (أحيانًا صفر) من البقع الشمسية مرئيًا عند خط الاستواء.

وقال فرينش إنه مع ظهور البقع الشمسية بالقرب من خط الاستواء، سيكون لها اتجاه يطابق المجال المغناطيسي القديم، في حين أن البقع الشمسية التي تتشكل بالقرب من القطبين سيكون لها مجال مغناطيسي يطابق الاتجاه المغناطيسي الوارد. وهذا ما يسمى قانون هيل.

قال تود هوكسيما، عالم الفيزياء الشمسية، مدير مرصد ويلكوكس الشمسي في جامعة ستانفورد: 'المجال المغناطيسي من المناطق النشطة يشق طريقه نحو القطبين ويسبب في النهاية الانعكاس'.

لكن السبب الكامن وراء هذا التحول في القطبية لا يزال غامضا. قال فيل شيرير، عالم الفيزياء الشمسية بجامعة ستانفورد: 'هذا يدخل في الدورة الشمسية بأكملها، ونتساءل ما هذا.. ما زلنا لا نملك وصفًا رياضيًا متسقًا ذاتيًا لما يحدث. وحتى تتمكن من وضع نموذج له، فإنك لا تفهمه حقًا - من الصعب أن تفهمه حقًا.'

ما مدى سرعة حدوث التبديل؟

ما نعرفه أن انقلاب المجال المغناطيسي الشمسي ليس لحظيًا. إنه انتقال تدريجي من ثنائي القطب إلى مجال مغناطيسي معقد، خلال الدورة الشمسية بأكملها التي تبلغ 11 عامًا. وقال فرينش: 'باختصار، لا توجد لحظة محددة ينقلب فيها قطبا الشمس'.

عادة ما يستغرق الأمر سنة أو سنتين للانعكاس الكامل، ولكن يمكن أن يختلف بشكل كبير. على سبيل المثال، استغرق المجال القطبي الشمالي للدورة الشمسية 24، التي انتهت في ديسمبر 2019، ما يقرب من خمس سنوات للانعكاس، وفقًا للمرصد الوطني للطاقة الشمسية.

إن انقلاب المجال المغناطيسي تدريجي للغاية، لدرجة أنك لن تلاحظ متى يحدث ذلك. لا، مهما بدا الأمر دراماتيكياً، إلا أنه ليس علامة على نهاية العالم الوشيكة. قال شيرير لموقع سبيس: 'لن ينتهي العالم غدًا'.

ومع ذلك، فإننا سوف نواجه بعض الآثار الجانبية لانقلاب القطبية.

كيف يؤثر الانقلاب المغناطيسي للشمس علينا؟

ليس هناك شك في أن الشمس كانت نشطة بشكل لا يصدق في الآونة الأخيرة، حيث أطلقت العديد من التوهجات الشمسية والانبعاث الإكليلي القوي، ما أدى إلى عواصف مغناطيسية أرضية قوية على الأرض، والتي بدورها أنتجت بعض العروض الشفقية المذهلة في الآونة الأخيرة.

أحد الآثار الجانبية لتحول المجال المغناطيسي بسيط ولكنه مفيد في المقام الأول: يمكن أن يساعد في حماية الأرض من الأشعة الكونية المجرية - وهي جسيمات دون ذرية عالية الطاقة تنتقل بسرعة قريبة من سرعة الضوء ويمكن أن تلحق الضرر بالمركبات الفضائية وتضر رواد الفضاء الذين يدورون خارج الغلاف الجوي الواقي للأرض.

مع تغير المجال المغناطيسي للشمس، تصبح الطبقة الحالية - وهي سطح مترامي الأطراف يشع مليارات الأميال إلى الخارج من خط استواء الشمس - متموجة للغاية، ما يوفر حاجزًا أفضل ضد الأشعة الكونية.