גשושית השמש פארקר של נאס"א גילתה סדר חבוי בטורבולנטיות של רוח השמש. השדות המגנטיים הופכים את כיוון הסיבוב שלהם במעבר מקנה מידה גדול לקטן. הממצא עשוי לעזור למדענים להבין סערות מגנטיות בכדור הארץ.
עשן שעולה ממקל קטורת מתחיל לעיתים כזרם דק ויציב. אחר כך הוא מסתלסל ומתפזר באופן בלתי צפוי. העשן הופך את הטורבולנטיות באוויר לנראית.
טורבולנטיות (זרימה עירבולית) מתרחשת גם בחלל. שם החומר הנע הוא פלזמה, גז מיונן שמכיל חלקיקים טעונים בחשמל. לשדות חשמליים ומגנטיים יש השפעה רבה על תנועת החלקיקים האלה. בכך הטורבולנטיות הזאת שונה מהתנועה של אוויר רגיל.
פלזמת החלל דלילה כל כך שהחלקיקים שלה כמעט אינם מתנגשים זה בזה. לכן היא מכונה "נטולת התנגשויות". פיזיקאים עדיין מנסים להבין איך טורבולנטיות מתפתחת בתנאים האלה, ואיך האנרגיה שלה מתפזרת. מדידות של גשושית השמש פארקר של נאס"א חשפו עכשיו דפוס מסודר בתוך הפעילות הלא סדירה הזאת.
השדות המגנטיים הופכים את כיוון הסיבוב
בקנה מידה גדול, פלזמה מתנהגת כמו נוזל. הטורבולנטיות מתפתחת בה באמצעות תנועות סחרור וגלים אלקטרומגנטיים, והתנודות נעשות אקראיות. בקנה מידה קטן יותר, גוברת החשיבות של התנועה של חלקיקים בודדים. אלה שתי דרכים שבהן אותו חומר מתנהג, בהתאם לגודל ההפרעות שבוחנים.
צוות מחקר בין-לאומי השתמש בנתונים מדויקים מאוד של פארקר על השדה המגנטי ועל החלקיקים. החוקרים הראו ישירות, לראשונה, שהשדות המגנטיים בטורבולנטיות הופכים את כיוון הסיבוב המועדף שלהם במעבר הזה.
דמיינו את כיוון השדה המגנטי כחץ שמסתובב כשהשדה מתנודד. כשמסתכלים בכיוון הרדיאלי, הרחק מהשמש, השדות נוטים להסתובב נגד כיוון השעון בקנה מידה גדול. בקנה מידה קטן יותר הם מסתובבים עם כיוון השעון.
ההיפוך מתרחש באורך הגל, כלומר בקנה המידה המרחבי, שבו דינמיקה דמוית חלקיקים מחליפה את ההתנהגות דמוית הנוזל. ככל שמתרחקים מהשמש, ההיפוך נעשה בולט יותר ועובר לאורכי גל ארוכים יותר, כלומר לקני מידה מרחביים גדולים יותר.
"אנחנו רואים מבנה ברור בספקטרום, אף שהטורבולנטיות מייצגת תנועות לא מובנות", אומר ד"ר מסטומי איזאווה מהאוניברסיטה הטכנית בראונשווייג שבגרמניה, המחבר הראשון של המאמר.
טורבולנטיות מעצבת את מזג האוויר בחלל
"לתוצאות יש חשיבות רבה גם לפיזיקה של הפלזמה וגם לאסטרופיזיקה", אומר ד"ר נובומיטסו יוקוי מבית הספר למדעים של אוניברסיטת טוקיו, ממחברי המחקר.
טורבולנטיות של פלזמה ממלאת תפקיד חשוב ברוח השמש, בסערות שמש ובחלל הבין-כוכבי. היא חשובה גם במגנטוספרה של כדור הארץ, האזור שבו השדה המגנטי של כדור הארץ הוא הגורם השולט. גם בדיסקות ספיחה, שבהן חומר מקיף גוף מרכזי ונופל אליו בהדרגה, יש לה תפקיד מרכזי.
בחלל הבין-פלנטרי, טורבולנטיות יכולה להשפיע על גלי ההלם ועל העננים המגנטיים שיוצרות סערות השמש. לכן היא גורם חשוב בחיזוי סערות גאומגנטיות, שעלולות לשבש לוויינים, תקשורת ורשתות חשמל.
במחקר השתתפו חוקרים מעשר מדינות, ובהם חוקרים מאוניברסיטת טוקיו, מאוניברסיטת טוהוקו, מאוניברסיטת קיושו ומאוניברסיטת אוסקה.
גשושית השמש פארקר שוגרה ב-2018. היא מתקרבת לשמש יותר מכל חללית אחרת, וחולפת דרך העטרה, האטמוספרה החיצונית של השמש. המכשירים שלה מודדים ישירות את השדות המגנטיים ואת החלקיקים של רוח השמש סמוך למקורה.
תרגום: נחום שרשבסקי. עריכה והתאמה: מערכת הידען.
מקור: אוניברסיטת טוקיו, בית הספר למדעים.
שאלות ותשובות
מה גילתה גשושית השמש פארקר?
היא גילתה שבטורבולנטיות של רוח השמש, השדות המגנטיים הופכים את כיוון הסיבוב המועדף שלהם: נגד כיוון השעון בקנה מידה גדול, ועם כיוון השעון בקנה מידה קטן. ההיפוך מתרחש במעבר מהתנהגות דמוית נוזל להתנהגות דמוית חלקיקים.
מהי פלזמה "נטולת התנגשויות"?
זו פלזמה דלילה כל כך שהחלקיקים הטעונים שבה כמעט אינם מתנגשים זה בזה. התנועה שלהם נקבעת בעיקר על ידי שדות חשמליים ומגנטיים, ולא על ידי התנגשויות כמו בגז רגיל.
למה הממצא חשוב לכדור הארץ?
הטורבולנטיות משפיעה על גלי ההלם ועל העננים המגנטיים שסערות השמש שולחות אל החלל. הבנה טובה יותר שלה עשויה לשפר את החיזוי של סערות גאומגנטיות, שעלולות לפגוע בלוויינים ובתשתיות.
המאמר המדעי
- Nonlocal Evolution of Magnetic Helicity across the Magnetohydrodynamic–Kinetic Interface — The Astrophysical Journal Letters, 13.10.2026
עוד בנושא באתר הידען
- גשושית השמש פארקר של נאס"א יוצרת היסטוריה במעבר הקרוב ביותר לשמש
- גשושית השמש פארקר מנפצת תאוריה הקשורה לעטרה המאוד חמה של השמש
- בינה מלאכותית לחיזוי רוח השמש: מודל חדש משפר את ההתרעה על מזג אוויר חללי
- גלי פלזמה ענקיים עשויים לסייע לרוח השמש לסלק את אטמוספרת מאדים
- פלזמה קורסת עשויה להסביר כיצד נוצרו במהירות שדות מגנטיים בגלקסיות צעירות
