פעילות ברקים ביבשת אפריקה חושפת את מחזוריות השמש

כתמי-השמש אשר נעים בתנועה מעגלית על פני השמש, יכולים לספק לנו כמות רבה של מידע על אודות כדור הארץ שלנו. מדענים נעזרים בהם, לדוגמא, למדוד את זמן סיבוב השמש סביב צירה או להכין תחזיות ארוכות-טווח לגבי התנאים השוררים בכדור-הארץ.

אולם, בחלק מהשנים, כמו השנה לדוגמא, לא ניתן לצפות או לעקוב במדויק אחר כתמים אלו. אנו נמצאים כרגע בתקופה שבה "פעילות השמש היא במינימום" עם מעט מאוד, אם בכלל, כתמי-שמש הניתנים לצפייה מכדור-הארץ. עובדה זו מהווה לא מעט בעיות למדענים אשר חוקרים תחום חדש במדע הנקרא "Space Weather" ועוסק באינטרקציה בין השמש וסביבת כדור-הארץ.

הודות לתגלית החדשה על-ידי פרופסור קולין פרייס, ראש החוג לגיאופיזיקה ומדעים פלנטריים, והדוקטורנט שלו, יובל ראובני מהחוג לגיאופיסיקה ומדעים פלנטריים בבית הספר ללימודי סביבה באוניברסיטת תל אביב, למדענים יש עכשיו כלי טוב יותר ומדויק יותר לניטור הרוטציה של השמש בהיעדר כתמי-שמש הניתנים לצפייה, אף בזמן הימצאותם.

המחקר פורסם בחודש האחרון בכתב העת המדעי "Journal of Geophysical Research - Space Physics", ויש לו השלכות לגבי הבנה טובה יותר על האינטרקציה בין השמש לכדור-הארץ שלנו. היתרון הגדול הוא שהשיטה מבוססת על מדידות של הקרינה הנפלטת מברקים כאן על כדור-הארץ.

בא והולך, כל 27 ימים

באמצעות אנטנה טבעתית בתצורת משולש - אנטנת VLF (Very Low Frequency) אשר למעשה קולטת קרינה אלקטרומגנטית בתחום תדירויות מאוד נמוך, פרופסור פרייס וקבוצת המחקר שלו מנטרים פעילות חשמלית מברקים רחוקים באחת מתחנות המחקר שלהם, אשר ממוקמת במכון לחקר אנרגיה סולרית בשדה-בוקר. עם היכולת לגלות קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת מברקים המרוחקים אלפי קילומטרים אשר מקורם ביבשת אפריקה, צוות החוקרים הבחין בתופעה מוזרה בפענוח המידע המתקבל מפעילות הברקים, תבנית אשר מופיעה ונעלמת כל 27 ימים.

"אף על-פי שאנו מנטרים פעילות חשמלית שמקורה בברקים אשר נוצרים באפריקה, לכאורה מרחק של אלפי ק"מ, הקרינה שנפלטת מאותם ברקים מבצעת אינטרקציה עם היונוספרה - שכבה טעונה במטען חשמלי שעוטפת את כדור הארץ בגובה של 100-60 ק"מ - בו בזמן שהיא מתפשטת ונעה מאפריקה לכיוון ישראל. קרינה זו מוחזרת מצד אחד מהשכבה התחתונה של היונוספרה ומצד שני מהקרקע של כדור הארץ וכך למעשה היא 'מקפצת' על פני הגלובוס מרחקים של אלפי קילומטרים. מהאנליזה של הנתונים הבחנו שצורת ההתפשטות, תוך כדי מספר רב של החזרות, למעשה נעה על פני מעטפת שמקורה בפעילות השמש המשתנה במחזוריות של 27 ימים. פעילות תפוצת הברקים מתרחשת בתזמון מלא עם תדירות סיבוב השמש סביב צירה. השמש, בצורה כלשהי, מכתיבה את התבנית המתקבלת מהאנרגיה אשר נפלטת מהברקים".

כפי שאנו מאזינים למוזיקה, או לסתם קול מעברו השני של אגם, גל הקול יכול להתפשט למרחק רב על פני המים, ולהישמע ברור ובו בזמן תחת תנאים אחרים שתלויים באחוז הלחות, הטמפרטורה והרוח, להיבלע או לא להישמע כלל. אפקט דומה נצפה בנתונים של הקרינה הנפלטת מברקים כתוצאה משינויים ביונוספרה הנגרמים מהשמש ומתנודדים במחזוריות של 27 ימים.

צוות החוקרים הראה שהתבנית המחזורית של 27 ימים הנגזרת ממדידות של האנרגיה האלקטרומגנטית הנפלטת מברקים, אינה נובעת מפעילות הברקים עצמה, אלא משינויים אשר מתרחשים ביונוספרה בסקאלת זמן של 27 ימים.

למדוד את הדופק של השמש

תגלית זו היא תופעה חדשה הידועה למדע, ופרופסור פרייס, מדען בעל שם עולמי בתחום שינויי אקלים, סבור שהיא תסייע למדענים לנסח שאלות חדשות לגבי השפעת השמש על האקלים שלנו. "זהו פרמטר בסיסי ביותר, ועדיין ידוע עליו מעט מאוד", מצהיר פרופסור פרייס. "אנו יודעים שכדור הארץ מסתובב אחת ל-24 שעות, ושהירח אחת ל-27.3 ימים. אבל זמן הסיבוב המדויק של השמש, שהיא כדור עצום של גזים, נותר מעורפל. המחקר שלנו מספק שיטה חדשה לניטור הרוטציה של השמש מתחנת מדידה בודדת במדבר הנגב, שיטה אשר מתגלה כשיטה חזקה ועקבית יותר מהשיטות הנפוצות כיום המתבססות על תצפיות של תנועת סיבוב השמש מלוויינים לקביעת זמן סיבוב השמש וכיצד הוא משתנה לאורך זמן".

כיצד תגלית זו תשפיע על חיינו בכדור-הארץ, פרופסור פרייס אינו יודע. "זהו תחום מעניין ששווה לחקור אותו", הוא אומר. "נכון להיום, שום דבר לא נעשה על-מנת לחקור את הקשר בין שינויים קצרים באנרגיית השמש כתוצאה מסיבוב השמש ותבניות אקלימיות.

"שינויים בפעילות השמש בסקאלות זמן קצרות יכולים להיות בעלי השפעה על תפקודם של לוויינים, על דיוק של מערכות ניווט, על מצבם הבריאותי של אסטרונאוטים, ואף על רשתות החשמל כאן על כדור הארץ. מדענים רבים טוענים ששינויים בפעילות השמש קשורים לשינויים בתבניות אקלים ומזג-אוויר, אז השינויים הקטנים האלו שאנו מבחינים בהם כל 27 ימים יכולים גם כן להיות קשורים לשינויים קטנים בתבניות אקלים או מזג-אוויר.

"הנתונים שלנו יכולים לסייע לחוקרים לבחון קשרים קצרי-טווח בין מזג-אוויר, אקלים ומחזוריות בפעילות השמש. באמצעות הכלי שפיתחנו יש לנו שיטה טובה לעקוב אחר הדופק של השמש", סיכם פרופ' פרייס.