از خورشید تا زمین 

باد خورشيدي:به پلاسمايي با رسانش بالا ناشي از دور شدن تاج خورشيدي با سرعت هاي فرا صوتي  حدود   500 كيلومتر بر ثانيه وعمدتا شامل الكترونها و پروتونها با آميزه اي از % 5 يونهاي هليم كه در  فضاي  بين سياره اي گسترش مي يابد باد خورشيدي گفته مي شود.اين باد در برخورد با ميدان دو قطبي  مغناطيسي زمين يك موج ضربه   (شوك)  كماني توليد ميكند.

غلاف مغناطيسي :ناحيه واقع در پشت شوك كماني غلاف مغناطيسي ناميده مي شود كه پلاسماي آن گرمتر و چگالتراز پلاسماي خورشيدي و شدت ميدان مغناطيسي در اين ناحيه بالاتر است. 

مغناطو سپهر و مغناطو پوز:كاواك  ايجاد شده در برخورد پلاسماي باد خورشيدي با ميدان دو قطبي مغناطيسي زمين مغناطو سپهر گفته ميشود و مرز جدايي اين دو محيط مغناطو پوز نام دارد . مغناطو سپهر در سمت خورشيد متراكم ميگردد و در طرف مقابل تا يك دم مغناطسي طولاني كشيده مي شود.پلاسماي داخل مغناطو سپهر عمدتا شامل الكترونهاوپروتونها  است كه از ذرات باد خورشيدي و يونسفر زمين سر چشمه ميگيرد.  اين پلاسما توزيع يكنواختي از نظر چگالي و دما ندارد . بخشهاي مختلف مغناطو سپهر در شكل زير آمده است.     

کمر بند تشعشعی : ناحيه شامل الکترونها و پروتونها و يونهای پر انرژی که در راستای خطوط ميدان مغناطيسی زمين حرکت کرده و بين دو نيمکره به جلو و عقب نوسان می کنند را کمر بند تشعشعی گويند .  دو کمر بند متمايز وجود دارد . 1- کمربند داخلی بين  1Re    و     2Re      2- كمر بند خارجي بين              6Re,  3Re

برگه پلاسما : ناحيه ای حوالی صفحه ميانی دم به ضخامتی در حدود10Re که عمده پلاسمای دم مغناطيسی در آنجا متمرکز است.

آویزدم مغناطیسی : بخش خارجی دم مغناطيسی شامل يک پلاسمای بسيار رقيق

پلاسما سپهر : حجمی چنبره ای شکل در داخل کمر بند تشعشعی و شامل يک پلاسمای سرد با منشأ چگالی يونسفری که همراه زمين می چرخد .

پلاسما پوز: مرزی که در آن چگالی پلاسما سپهر به طور زياد تا حدود1cm^-3  کاهش می يابد.

شفق های قطبی : در عرض های جغرافيايی بالا الکترونهای موجود در برگه پلاسما می توانند تا ارتفاعات يونسفری پاييِن آمده در آنجا در برخورد با ذرات خنثی جو آنها را يونيده کنند . فوتون های گسليده از اين ذرات با عنوان نور شفق قطبی مشاهده می شوند .

http://www.nasa.gov/116122main_voy-shock-audio.wav  

 جو زمين :

تراپوسفر (tropospher  ) : نزديکترين لايه به سطح زمين است با حالتی مرکب و چگالی زياد که بيشترين مقدار هوا در آن قرار دارد .

تراپوپاز(tropopause  ) :در اين لايه از حدود ارتفاع 15 کيلومتر دما به طور يکنواخت کاهش می يابد.

استراتوسفر (stratospher ) : لايه ای يونی رقيق است که تا ارتفاع 40 کیلومتر ی از آن دما زياد می شود.

مزوسفر(mesospher) : بين 50 تا 80کيلومتری بالای سطح زمين است که دما در آن با افزايش ارتفاع کاهش می يابد و به دمای کمينه در حدود 190 درجه کلوين می رسد.

دما سپهر يا ترموسفر ( termospher  ) : از 80 کيلومتری بالای زمين شروع شده و تا اگزوسفر ادامه دارد که در این لايه , تابش اشعه های ماورا بنفش باعث يونيزاسيون می گردد . از ترموسفر تا مرکز اگزوسفر تا حدود 2000 درجه کلوين افزايش می يابد .

يونيسفر (ionesphere) : لايه ای که حاصل از تجمع يونها در ارتفاع بالا تر از 80 کيلومتری که برخورد بين ذرات يونيده شده در آن بسيار کم است . در واقع شامل لايه های از مزوسفر تا ترموسفر مي باشد .

اگزوسفر: بالا ترين لايه اتمسفر زمين است و بين 500 تا 1000 کيلومتری است .ولی بالا ترين مرز آن 10000 کيلومتر از سطح زمين تخمين زده شده است . اگزوسفر تنها مکانی است که گازهای اتمسفری شامل اتم ها و مولکول ها در وسعت قابل توجهی به خارج از فضا ميتوانند بگريزند.

    منابع:نجوم مقدماتی(زیلیک واسمیت) ـ مبانی پلاسمای فضایی(و.بم جوهان ـ ر.آ.ترون)

                  با تشکر فراوان از تیم پلاسمای فضایی

                                                                                                                         پایان

مبانی پلاسما

پلاسما عبارت از گازي از ذرات باردار است كه تعداد مساوي حاملين بار مثبت و منفي  آزاد را شامل مي شود . به عبارت ديگر پلاسما يك گاز   داغ و به شدت يونيده مي باشد كه حالت چهارم   ماده نيز عنوان مي گردد .

حفاظ دباي: اگر پلاسما بتواند از نظر الكتريكي خنثي ظاهر شود پتانسيل كولني    Ф=kq/r     توسط ساير بارها حفظ مي شود و شكل پتانسيل دباي به خود مي گيرد:

Ф=kq/r*e^(-r/λD)                                                                 

طول دباي (λD  ‌‌‌ ) :

به فاصله بين ذرات در حالتي كه بين انرژي حرارتي   (كه تمايل به مختل كردن خنثايي الكتريكي دارد)  و انرژي الكتروستاتيك (كه سبب حفظ خنثايي بار مي شود) تعادل برقرار گردد طول دباي گفته مي شود.

λD=(ε0KBTe/n0e^2)                                                              

معيار هاي پلاسما:

معيار اول:

 براي حفظ خنثايي  بايد  بعد  فيزيكي دستگاهL   خيلي بزرگتر از طول دباي باشد:

λD<<L                                                                                

 پارامتر پلاسما:

 اگر مقدار ذرات در داخل يك كره دباي برابر با  4/3πneλD^3   باشد ، عبارت neλD^3  پارامتر پلاسما ناميده مي شود(‌ Λ ) .

neλD^3>>1                                                                        =Λ

معيار دوم براي پلاسما:

از معيار دوم نتيجه ميشود انرژي پتانسيل متوسط ذره ناشي از نزديك ترين ذره مجاور، بايد خيلي كوچكتر از انرژي متوسط آن ذره   KBTE  باشد.

فركانس(بسامد پلاسما): بسامد نوسان در يك پلاسماي كاملا يونيده ، همان فركانس  پلاسماي الكترونيpeω (پلاسمايي شامل فقط الكترون و پروتون)   است

 =(nee^2/me ε0)^1/2                                                             ω pe

معيار سوم:

در پلاسما هايي كه كاملا يونيده نيستند مثل يونسفر زمين  براي اينكه الكترونها از برخورد با ذرات خنثي بي تاثير بمانند مي بايد زمان متوسط بين دو برخورد الكترون-ذره خنثي  n τ  بزرگتر از عكس بسامد پلاسمايي باشد:

                                                                                                                                     ωPeτn  >>  1                      

 منابع:نجوم مقدماتی(زیلیک واسمیت) ـ مبانی پلاسمای فضایی(و.بم جوهان ـ ر.آ.ترون)

                 با تشکرازخانمها سید رضوی ،علامه و آقای بروجردی

                                                                      ادامه دارد

اغلب گفته مي شود 99% ماده موجود درطبيعت درحالت پلاسماست و ما تنها در1% عالم زندگي مي كنيم كه پلاسما نيست. اگر اين موضوع را بپذيريم اين واقعيت را نتيجه مي گيريم كه درون ستارگان و جو آنها از ابرهاي گازي و پلاسما تشكيل شده است. خورشيد نزديكترين ستاره به زمين است كه با مطالعه آن مي توان به ساز و كار ديگر ستارگان پي برد وپلاسماي درون آنها را بيشتر شناخت.

هسته خورشيد نمونه مناسبي از پلاسماست كه بايستي فشار و دما در داخل آن آنقدر زياد باشد تا بتواند وزن خورشيد را تحمل كند. پيكره خورشيد گازي و داغ است و گازها (عمدتا هيدروژن و هليم) كاملا يونيده اند. دما ، فشار و چگالي از مركز به سطح خورشيد (محل انجام واكنش هاي هسته اي گرمازا) كاهش مي يابد.

وقتي در هسته خورشيد هيدروژن به هليم تبديل ميشود و انرژي آزاد شده به صورت فوتون از ميان منطقه بزرگ تابشي به طرف خارج پخش مي شود تا اينكه به منطقه همرفت بيروني جايي كه بيشتر انتقال انرژي توسط حركات جوشان گاز صورت مي گيرد برسند.

سطح قابل رؤيت خورشيد شيد سپهر نام دارد كه در بالاي لايه همرفت، محلي كه جو پيچيده و وسيع خورشيدي آغاز مي شود ، قرار دارد. شيد سپهر پايه جو خورشيدي است.

لكه هاي خورشيدي در اين لايه ظاهر مي شوند. لايه خارجي بعدي رنگين سپهر است. از بالاي رنگين سپهر زبانه هاي بسيار زيبا و زائده هاي سيخي پديدار مي شوند. چگالي گاز در اين لايه خيلي كمتر از شيدسپهر است. اين لايه نازك كه به رنگ قرمز است در هنگام كسوف كامل خورشيدي قابل رويت است.

در آن سوي اين ناحيه، تاج رقيق وسيعي با نوري لطيف قرار گرفته كه در بادهاي خورشيدي جاري به سمت خارج، و درمحيط سياره اي درهم ميشود و به صورت هاله سفيد صدفي تا فاصله دوري از لبه خورشيد امتداد دارد. از تمام خورشيد فقط جو آن مستقيما قابل مشاهده است، ناحيه اي كه از نظر فعاليت بسيار غني است. بعضي از نواحي تاج تاريك به نظر مي رسد. در اين مكانها گاز تاج داراي چگالي ودماي بسيار كمتر از معمول است كه حفرههاي تاج خورشيدي ناميده مي شوند. اين حفره هاي تاجي سطوحي را مشخص مي كنند كه درآن جا ميدان هاي مغناطيسي از خورشيد به طرف خارج به فضا ادامه مي يابند وجرياني از گاز تاجي به وجود مي آورند،اين جريان بادخورشيدي را مي سازد كه در فضاي بين سياره اي تا ميليون ها كيلومتر ادامه پيدا مي كند. با اين همه هنوز سؤالات و ابهامات زيادي در مورد خورشید وجود دارد.

منابع:مبانی پلاسمای فضایی ــــ نجوم و اختر فیزیک مقدماتی

                    با تشکر از خانمها نجدت ، صفوی ، مدنی 

                                                                                              ادامه دارد