ظاهرة

دورة شمسية

الدورة التي تستمر نحو 11 عامًا من النشاط الشمسي، بما في ذلك الانعكاس الدوري للقطبين المغناطيسيين للشمس.
43 مقالات ذات صلة

الوصف

الدورة الشمسية هي التغير الدوري الذي يستمر نحو 11 عامًا في نشاط الشمس، ويتميز بتغيرات في عدد البقع الشمسية والتوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية. هذه الدورة مدفوعة بالمجال المغناطيسي للشمس، الذي يشهد انعكاسًا كاملاً للقطبية كل دورة — حيث يتبادل القطبان المغناطيسيان الشمالي والجنوبي مواضعهما. الدورة ليست منتظمة تمامًا؛ إذ يمكن أن يتراوح طولها بين 9 و14 عامًا تقريبًا، وتتغير سعتها عبر العقود والقرون، كما يتضح من فترة ماوندر الدنيا في القرن السابع عشر عندما اختفت البقع الشمسية تقريبًا.

التاريخ

يُنسب اكتشاف الدورة الشمسية عادةً إلى هاينريش شفابي، الذي أعلن في عام 1843 عن التغير الدوري في أعداد البقع الشمسية بعد 17 عامًا من الملاحظات. لاحقًا، نظم رودولف وولف عملية عد البقع الشمسية وحدد متوسط طول الدورة بنحو 11 عامًا.

كيف يعمل

تنشأ الدورة من التفاعل بين الدوران التفاضلي للشمس (حيث يدور خط الاستواء أسرع من القطبين) وحركات الحمل الحراري. تعمل هذه العوامل على تمدد خطوط المجال المغناطيسي ولفّها، مما يضخمها بمرور الوقت. في النهاية، يصبح المجال متشابكًا لدرجة أنه ينفجر عبر السطح على شكل بقع شمسية ومناطق نشطة. مع تقدم الدورة، تنعكس قطبية المجال المغناطيسي، وتبدأ العملية من جديد. لا تزال تفاصيل الدورة غير مفهومة تمامًا، لكن من المعروف أنها عملية دينامو ذاتية الاستمرار في باطن الشمس.

في التطبيق

تُستخدم توقعات الدورة الشمسية لتخطيط عمليات الأقمار الصناعية وإدارة شبكات الطاقة والمهام الفضائية، إذ يؤثر النشاط الشمسي على الطقس الفضائي ويمكن أن يعطل أنظمة الاتصالات والملاحة.

حقيقة طريفة

تؤثر الدورة الشمسية ليس فقط على الطقس الفضائي بل أيضًا على مناخ الأرض: فقد تزامنت فترة ماوندر الدنيا، وهي فترة من النشاط الشمسي المنخفض جدًا، مع أبرد جزء من العصر الجليدي الصغير.

مقالات ذات صلة · 37

لماذا تهرم الخلايا الشمسية البيروفسكايتية؟ نظرة إلى الداخل دون تفكيك
تشبه الخلية الشمسية البيروفسكايتية رياضية شابة: تظهر أداءً مذهلاً في البداية، لكنها تتعب بسرعة. ففي غضون ثماني ساعات فقط، تنخفض كفاءتها بشكل ملحوظ، رغم عدم وجود عيوب ظاهرة — لا شقوق ولا غبار ولا انفصالات.
الرياح الشمسية: لماذا تسخن البروتونات وجسيمات ألفا بشكل مختلف؟
الرياح الشمسية هي تيار مستمر من الجسيمات المشحونة المنطلقة من الشمس. تحتوي على مكونين رئيسيين: البروتونات (أنوية الهيدروجين) وجسيمات ألفا (أنوية الهيليوم، وهي أثقل بأربع مرات).
انتهت كسوفات النظام النجمي المزدوج KH 15D
في نظام KH 15D يدور نجمان شابان حول مركز الكتلة المشترك، وبينهما وبين المراقب الأرضي يوجد قرص غبار واسع — نوع من الستار الكوني الذي يغطي النجوم أو يكشفها بشكل دوري. على مدى خمسة وسبعين عامًا، تابع علماء الفلك هذا «مسرح الظلال»: أحيانًا كان ضوء النظام يكاد ينطفئ، وأحيانًا يتوهج بقوة متجددة.
ندوب على وجه نجم: كيف يحتفظ المجال المغناطيسي بذاكرة كواكب هالكة
مئتان وتسعة وثمانون يوماً — هذه هي مدة دورة واحدة للقزم الأبيض القزم الأبيض WD 1532+129. هذا ليس مجرد رقم قياسي: على سطحه، عند القطبين المغناطيسيين، تظهر ندوب من الحديد ومعادن أخرى — شواهد صامتة على كواكب ابتلعها.
الجرس الكوني: كيف تخمد التذبذبات من الشمس إلى النجوم
على الشمس تتردد الضربات بين الحين والآخر — إعادة الاتصال المغناطيسي في البلازما يطلق طاقة، مما يجعل الإكليل يتوهج. بعد كل ضربة من هذا القبيل، لا تزال الأمواج المغناطيسية الهيدروديناميكية تتردد في الحلقات البلازمية لفترة طويلة — مثل رنين الجرس المتلاشي.
ضيف نجمي يثير سحابة المذنبات
سحابة أورت — تلك السحابة الهائلة من الكتل الجليدية على أطراف النظام الشمسي — تشبه فقاعة شفافة تمتد حتى سنة ضوئية في قطرها. عادةً، تظل هذه الكتل هادئة في زواياها البعيدة، لكن في بعض الأحيان يزعجها شيء ما. في أغلب الأحيان، يكون هذا هو تأثير المد والجزر لمجرتنا.
النمش النجمي في الأشعة السينية
ينزلق كوكب عبر قرص النجم – ويصبح للحظة بمثابة مصباح يدوي. فهو يغطي جزءًا صغيرًا من السطح، مما يتيح رؤية تفاصيل كانت لتختفي عن الأنظار لولا ذلك. وبهذه الطريقة، تمكن علماء الفلك من النظر إلى أعماق البقع الداكنة على نجم V1298 الثور – وهو توأم شاب لشمسنا. وقد ساعدهم في ذلك التلسكوب الفضائي جيمس ويب وثلاثة كواكب عملاقة في مداره. البقع على النجوم ليست مجرد نقاط.
الطقس الفضائي حسب الفصول
الشمس لا تتوهج بشكل ثابت، بل تنفجر في سلسلة من النوبات. مثل نار المخيم التي تهدأ أحيانًا ثم تطلق فجأة شرارات متطايرة. تستمر هذه "المواسم النارية" من ستة أشهر إلى سنة ونصف، وخلالها تظهر على النجم بقع كثيرة بشكل خاص. أخذت مجموعة من الباحثين بيانات عن البقع الشمسية منذ عام 1878، وعلّموا الكمبيوتر التعرف على اقتراب النوبة النارية التالية. بدلاً من النظر إلى الشمس ككل، قسموها إلى شمال وجنوب.
الرقصة المغناطيسية للكواكب حول بروكسيما سنتوري
مصباح شارع يومض عندما يمر به شخص. هذا تقريبًا ما يفعله أقرب نجم إلينا، بروكسيما سنتوري، إذ يشتعل استجابةً لحركة كواكبه. رصد علماء الفلك هذا النجم باستخدام أداة حساسة للغاية تُدعى المطياف ESPRESSO، الذي يلتقط الضوء ويحلله إلى ألوانه مثل المنشور. لاحظ العلماء أن الكوكب الصغير بروكسيما d (بحجم المريخ) يجعل النجم يومض في لحظات محددة بدقة من مداره.
توهجات الأشعة السينية للثقب الأسود في مركز درب التبانة
مرجل هائل يكاد يكون خامدًا في أغلب الأحيان، لكنه أحيانًا يقذف حزمًا من الشرارات. هذا تقريبًا سلوك الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا — الجسم الرامي القوس A*. تبلغ كتلته أربعة ملايين ضعف كتلة الشمس، ويبعد عنا مسافة 26 ألف سنة ضوئية.
نجم نيوتروني يرقص على الحافة
قمة دوّارة تدور وتتمايل قليلاً في نفس الوقت — هكذا، وفقًا لعلماء الفلك، يتصرف النجم النيوتروني في النظام الثنائي هرقل X-1. فهو يدور حول محوره مرة كل ثانية، لكن محوره يرسم مخروطًا ببطء بفترة 35 يومًا. مؤخرًا، قام المرصد الفضائي IXPE بقياس كيفية تغير استقطاب الأشعة السينية الصادرة عن النجم خلال هذه الدورة — ببساطة، اتجاه اهتزاز موجات الضوء.
حلقات الشمس تنبض كقلب
البقعة الشمسية — جزيرة مظلمة على السطح الملتهب — تتنفس. كل ثلاث دقائق تنطلق منها موجة، تجري على طول قوس مغناطيسي غير مرئي وتجعل البلازما فوق البقعة المجاورة تومض بإشارة راديوية. التقطت التلسكوبات الراديوية سبعًا من هذه الومضات متتالية في 14 فبراير 2024. تكررت سلسلة الانفجارات بفترة زمنية تبلغ حوالي 160 ثانية.
الشمس تقود العصور الجليدية
على مدى 800 ألف عام، تتقدم العصور الجليدية بإيقاع يبلغ حوالي 100 ألف عام. هذا الإيقاع يتطابق بشكل مذهل مع التغيرات في استطالة (انحراف) مدار الأرض، وهي إحدى دورات ميلانكوفيتش. لكن المفارقة هنا: التقلبات المدارية تغير تدفق الطاقة الشمسية بشكل بالغ الضآلة، وكأن قائد الأوركسترا يحرك عصاه بالكاد بينما تنفجر الأوركسترا بالعزف المدوي.
المجرات2026-04-111 دarXiv:2604.10287سريع
قلب درب التبانة يومض بضوء مستقطب
في مركز درب التبانة يقع الثقب الأسود الهائل "القوس A*" (Sagittarius A*). كتلته تعادل أربعة ملايين مرة كتلة الشمس، لكنه وفقًا للمقاييس الكونية يتصرف بهدوء: فهو لا يتوهج إلا نادرًا، عندما يبتلع كمية من الغاز. راقبه علماء الفلك باستخدام تلسكوب ALMA الراديوي — وهو سلسلة من الهوائيات عالية في صحراء أتاكاما التشيلية.
لغز الدورات الطويلة للعمالقة الحمراء
المنارة تومض كل بضع ثوانٍ، لكنها فجأة تبدأ في التوهج والخفتان ببطء على مدار عام. هذا هو بالضبط سلوك حوالي ثلث العمالقة الحمراء — النجوم الضخمة في مراحل متأخرة من حياتها. نبضها المعتاد يستغرق أيامًا أو أسابيع، لكن فوقه تظهر فترات ثانوية طويلة: أشهر وسنوات. لُوحظت هذه الظاهرة منذ ما يقرب من مئة عام، لكن لم يتمكن أحد من تفسيرها.
سبعة كواكب تسير على إيقاع واحد
كل 1151 عامًا، تجد سبعة كواكب في النظام الشمسي — من عطارد إلى نبتون — نفسها في نفس النقاط تقريبًا في مداراتها. لا يتجاوز تباين مواقعها درجة واحدة، وكأن آلية سماوية تُضبط على نفس النغمة. اكتُشف هذا الإيقاع بمقارنة مواقع الكواكب على مدى 2600 عام باستخدام جداول دقيقة لحركة الأجرام السماوية. 1151 عامًا هي المدة التي يعود فيها كوكب الزهرة إلى مكانه السابق في السماء.
أمواج المناخ: كيف تتردد الدورات الشمسية في أمطار البرازيل
تتنفس الشمس بإيقاع بطيء، وهذا الإيقاع يتردد صداه في أمطار البرازيل. فالبقع على قرص الشمس تتكاثف وتتناقص تقريبًا كل إحدى عشرة سنة، ومعها يتغير الضغط في المحيط الهادئ، ودرجة حرارة سطحه، ثم كمية الأمطار في شمال شرق البلاد. إذا كان المناخ أوركسترا، فإن الدورة الشمسية تعزف السطر الجهير المنخفض، بينما يلتقطه المحيط والغلاف الجوي على آلات مختلفة.
توهج شمسي يُشعل الضوء في الهيليوم
ضوء الشمس عادةً غير مستقطب: موجاته تهتز في جميع الاتجاهات، مثل حشد يلوّح كل فرد فيه بيديه كيفما يشاء. لكن في 3 مايو 2023، لاحظ علماء الفلك في لوكارنو (سويسرا) أنه أثناء التوهج، أصبح ضوء الهيليوم منظمًا — اصطفت الموجات في اتجاه واحد، مثل جنود في عرض عسكري.
شرر على جسر الشمس
تحدث على الشمس أحيانًا توهجات — انفجارات ساطعة تقذف تيارات من الجسيمات المشحونة إلى الفضاء. في 22 أبريل 2021، حدث أحد هذه التوهجات في منطقة نشطة حيث كانت بقعة شمسية داكنة يعبرها «جسر» مضيء من غاز أكثر سخونة. وجّه علماء الفلك تلسكوبين إلى هذا الموقع — أحدهما أرضي والآخر فضائي — ورصدوا التوهج بدقة غير مسبوقة.
الشمس تتلألأ كشمعة
الشمس ليست مصباحًا ثابت الإضاءة تمامًا. بل يتمايل سطوعها قليلًا: تارة يزداد وتارة ينقص. وبالنسبة لمناخ الأرض، حتى التذبذبات البطيئة الممتدة على آلاف وملايين السنين مهمة. فهي التي ربما تركت أثرًا في السجل الجيولوجي لآخر 540 مليون سنة. قام عالم الفلك غيلر بقياس سطوع 170 نجمًا في العنقود المفتوح M67.
الشمس كأداة تدريب للبحث عن توائم الأرض
يبحث العلماء عن كواكب حول نجوم بعيدة من خلال التمايل الخفيف للنجم: إذ يجذبه الكوكب إليه، فيتحول ضوء النجم قليلاً نحو الأزرق أو نحو الأحمر. لكن للنجوم أيضًا تموجات خاصة بها — بقع داكنة ووهج ساطع على سطحها. وهذه أيضًا تُزيح الضوء، ويصعب تمييزها عن الكوكب. الشمس هي النجم الوحيد الذي يمكن رؤية هذه البقع فيه بالتفصيل.
نجم عجوز يستعيد كوابحه المغناطيسية
النجم 31 أكويلا هو نجم مسن انتفخ وأصبح عملاقًا فرعيًا. كان يشبه الشمس في يوم من الأيام، لكنه الآن برد وكبر حجمه. يدور ببطء شديد — تستغرق الدورة الواحدة أيامًا عديدة. رصد العلماء هذا النجم لمدة 50 عامًا ولاحظوا أن مجاله المغناطيسي لا يتغير مثل الشمس، بل يظل ثابتًا. يعمل المجال المغناطيسي للنجم مثل الكابح: فهو يتشبث بالغاز المحيط ويبطئ الدوران.
نجم نابض معمر برفقة قزم أبيض
قمة دوارة تدور بسرعة كبيرة لدرجة أنها تكمل 220 دورة في ثانية واحدة — هذا هو بالضبط ما التقطه التلسكوب الراديوي الصيني FAST. إنه النجم النابض PSR J1810-0623، نجم نيوتروني بحجم مدينة لكن كتلته أكبر من كتلة الشمس. كل 4.55 ميلي ثانية، يمر شعاعه الراديوي بالقرب من الأرض مثل منارة في محيط كوني. هذا النجم النابض ليس وحيدًا.
نجم راديوي نابض غامض ينبض كل 36 دقيقة
أمسك علماء الفلك بإشارة من منارة كونية — نجم راديوي نابض بفترة 36 دقيقة. على عكس النجوم النابضة العادية (النجوم النيوترونية التي تدور مئات المرات في الثانية)، كان هذا النجم بالكاد يدور. أرسل نبضاته لثمانية أيام فقط ثم اختفى، وكان مرئيًا فقط في النطاق الراديوي.
كلما طالت الحلقة، تأخر التوهج أكثر
يشبه التوهج الشمسي قصر الدارة في لوحة إعلانية نيون عملاقة. داخل الشمس، تلتف المجالات المغناطيسية في حلقات كأنها أربطة مطاطية، وعندما تعيد الاتصال، تنطلق الطاقة إلى الفضاء. جزء منها يتحول إلى أشعة سينية صلبة تنتجها جسيمات تسارعت إلى سرعة تقارب سرعة الضوء.
الرياح الشمسية تشوّه خريطة الأشعة الكونية
الأشعة الكونية هي جسيمات مشحونة تصل إلينا من انفجارات نجوم بعيدة. لكن قبل أن تصل إلى الكاشف، تمر عبر فقاعة الرياح الشمسية. الشمس تتنفس: تارة تنفخ هذه الفقاعة، وتارة تضغطها. على الجسيمات أن تشقّ طريقها عبر مجال مغناطيسي متغير، مثل سبّاح يعوم ضد تيار يتعاظم تارة ويضعف تارة أخرى.
نبض النجوم الثنائية
الكسوف في النجوم الثنائية يعمل كالساعة: القزم الأبيض (وهو بقايا نجم كثيفة) يمر بانتظام أمام جاره، فيخفت ضوءه لفترة قصيرة. لكن في معظم هذه الأزواج، تقدم الساعة أو تتأخر بضع ثوانٍ على مدى سنوات. وقد قاس الفلكيون هذه الاضطرابات في 43 نظامًا ووجدوا نمطًا. إذا كان النجم المرافق مختلطًا تمامًا من الداخل، مثل قدر يغلي، تكون الاضطرابات ضعيفة.
الأشعة الكونية: ترمومتر وبوصلة مغناطيسية
في كل ثانية، تصطدم بالغلاف الجوي للأرض جسيمات غير مرئية قادمة من الفضاء — وهي الأشعة الكونية. وعند اصطدامها بجزيئات الهواء، تولّد زخات من الجسيمات الثانوية، ومن بينها الميونات بكثرة. الميون — قريب ثقيل للإلكترون — يعيش بضع ميكروثوانٍ فقط، لكنه ينجح في الوصول إلى الأرض. في مرصد GRAPES-3 جنوب الهند، يوجد تلسكوب ضخم بمساحة 560 مترًا مربعًا يعدّ هذه الميونات على مدار الساعة.
نبض الشمس في صمت ما بين النجوم
يطير جهازان قديمان، أُطلقا في عام 1977، عبر الفضاء بين النجمي — المنطقة التي ينتهي عندها تأثير الشمس. الشمس لا تضيء فحسب؛ بل تنفث باستمرار تيارًا من الجسيمات المشحونة يشكل حول نظامنا فقاعة عملاقة تُعرف بالغلاف الشمسي (heliosphere).
إيقاعات المد والجزر للشمس
الشمس ليست كرة هادئة، بل مرجل يغلي يعيش على إيقاعاته الخاصة. مرة كل 11 عامًا تقريبًا يبلغ نشاطها ذروته: تظهر بقع داكنة أكثر على سطحها، وتنطلق تيارات من الجسيمات المشحونة إلى الفضاء. ولكن داخل هذه الدورة الكبيرة تختبئ دورة أقصر تبلغ حوالي 1.7 سنة. تُعرف باسم التذبذب شبه الثنائي (quasi-biennial oscillation)، وهي تتحكم في تواتر التوهجات القوية.
نجم القمة الدوّار: كيف يتنفس RY Tau
النجم الشاب RY Tau يشبه قمة دوّارة متقلبة. حوله يدور قرص مسطح من الغاز والغبار — بقايا السحابة التي وُلد منها النجم. جزء من مادة القرص يجذبه النجم إليه مثل المكنسة الكهربائية، وجزء يطرده على شكل مخروط ضيق من الريح، مثل نافورة. رصد علماء الفلك هذا النجم لمدة 11 عامًا، من 2013 إلى 2024، وفي كل ليلة صافية سجّلوا طيف النجم وسطوعه.
ليزر فضائي يومض
في سحابة غازية كثيفة، حيث تولد نجمة أثقل من الشمس، يوجد مصدر راديوي صغير جدًا. يعمل مثل الليزر: جزيئات الميثانول تضخّم الإشعاع، فنرى نقطة مضيئة. لكن هذه النقطة تتصرف بغرابة — سطوعها يقفز صعودًا وهبوطًا خلال ساعات معدودة. تابع العلماء المصدر G33.641-0.228 من عام 2009 إلى عام 2016.
نجم نابض بنبض قلب مدته 6.67 ساعة
النجم النيوتروني 1E 161348-5055 في بقايا المستعر الأعظم RCW 103 ينبض بفترة تبلغ 6.67 ساعة. هذا بطيء جداً لمثل هذا الجسم المضغوط، ولم يتمكن علماء الفلك لفترة طويلة من فهم ما يحدث. افترضوا أن النجم ليس كرة مثالية، بل مفلطح قليلاً، وأن محور دورانه يتمايل ببطء، مثل قمة دوارة أُطلقت.
نبضان مزدوجان للرياح النجمية
لمدة ثلاثة عشر عامًا متواصلة، سجّل مرصد سويفت الفضائي «تنفّس» النباض GX 301-2 في نطاق الأشعة السينية. كل بضع دقائق، كان جهاز BAT يسجّل كمية الإشعاع الصادر من هذا الثنائي — نجم نيوتروني ورفيقه الضخم. وإذا ما وُضعت كل التسجيلات على رسم بياني واحد، لا نرى خطًا مستقيمًا بل موجات: السطوع يرتفع تارة وينخفض تارة أخرى.
بوصلة نووية في أنبوب اختبار
بوصلة مغناطيسية في أنبوب اختبار — يبدو وكأنه خدعة سحرية، لكنه فيزياء خالصة. في محلول الفومارات (ملح حمض الماليك)، تتصرف نوى الكربون-13 وكأنها قمم دوارة صغيرة. عندما ينخفض المجال المغناطيسي الخارجي إلى 400 نانو تسلا — أي أضعف بمئة ألف مرة من مجال الأرض — يكاد مستويا الطاقة لهذه القمم يندمجان.
بصريات2026-01-081 دarXiv:2601.04933سريع
كيف يحتفظ ذرّة المغنيسيوم في السيليكون بثباتها لمدة 20 ميلي ثانية
في بلورة السيليكون التي تُصنع منها الرقائق الدقيقة، قد توجد أحيانًا ذرّة غريبة — مثل المغنيسيوم. تتصرف هذه الذرّة كمغناطيس صغير له عدة «اتجاهات للإبرة». إذا أُضيء مثل هذه البلورة بومضة قصيرة، تثار الذرّة للحظة ثم تعود إلى حالتها الأصلية. لكنها لا تفعل ذلك فورًا، بل مع تأخير. قام العلماء بقياس كيفية تغير شفافية البلورة بعد ومضة الضوء.
طريق مسدود للأكسجين في نظام قزم أحمر
عند الكوكب الخارجي TRAPPIST-1، يخسر البناء الضوئي الأكسجيني — العملية التي تتحول فيها الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية مع إطلاق الأكسجين — سباق البقاء. هذا النجم القزم من الفئة الطيفية M يصدر إشعاعًا في الغالب ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء، وليس في الضوء المرئي مثل الشمس.