قطر سیخکها
عرض، پهنا یا همان قطر سیخکها در حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰۰ کیلومتر است. در بررسی طیفی سیخکها با فیلترهای مختلف به نظر میرسد که سیخکها در خط طیفی H װCa با طول موج ۵/۳۹۶۸ انگستروم پهنتر از ناحیه طیفی Hα با طول موج ۲۸/۶۵۶ نانومتر هستند.
۱-۶-۲-۵ طول عمر سیخکها
تا پیش از دهه گذشته پذیرفته شده بود که عمر سیخکها می تواند از کمتر از ۳ دقیقه تا بیش از ۱۲ دقیقه باشد. عمر متوسط آنها نیز ۵ دقیقه براورده شده بود. رابرتز[۱۵]، لیپینکات[۱۶]، آلیساندراکیس[۱۷]، کوک[۱۸] و گیورکاکیلاس [۱۹]همگی نتایجی بدست آوردند که ادعای فوق را تایید می کند. اما برای ما مهمتر از همه پژوهشهای فوق مطالعات پرییرا[۲۰] است.طبق نتایج کار ایشان سیخکهای نوع І ۳ تا ۷ دقیقه عمر میکننددر حالیکه عمر سیخکهای نوع ‖ ۱ تا ۳ دقیقه است. مقدار متوسط عمر سیخکهای نوع І بیش از ۴ دقیقه برآورده شده اما در مورد سیخکهای نوع ‖ این مقدار در نواحی مختلف متفاوت است. ظاهرا کم عمرترین سیخکها در حفرههای تاجی پدید میآیند. عمر متوسط سیخکها به یک و نیم دقیقه نمیرسد به طوری که تعداد قابل توجهی از آنها در کمتر از ۱ دقیقه از بین میروند. در دیگر نواحی آرام خورشید اگرچه ممکن است عمر سیخکها به همین اندازه کوتاه باشد اما متوسط عمر آنها نزدیک ۲ دقیقه به دست آمده است. از طرف دیگر سیخکهای نوع ‖ ای که با فراوانی اندک در نواحی فعال خورشید مشاهده میشوند به وضوح عمر بیشتری دارند که به طور متوسط نزدیک ۳ دقیقه میباشد.
پژوهشهای دیگری نیز اخیرا در مورد عمر سیخکها صورت گرفته است. از جمله انان [۲۱] و ژانگ [۲۲] اعلام کردند که عمر متوسط سیخکها در نواحی فعال خورشید نزدیک به ۳ دقیقه است، حال آنکه ژانگ این مقدار را برای سیخکهای حفرههای تاجی نزدیک به ۲ دقیقه براورد کرده. اگرچه این نتایج بصورت کمی باهم اختلاف دارند اما در یک نکته تردیدی نیست: غالب سیخکهای موجود در نواحی فعال خورشید نسبت به سایر سیخکها عمر بیشتری دارند.
۱-۶-۲-۶ طول موج رصدی سیخکها
سیخکها علاوه بر اینکه در طول موجهای Hα و خطوط H و K مربوط به کلسیوم دوبار یونیزه رصد میشوند، در خطوط طیفی هلیوم خنثی با طول موج ۱۰۳۸۰ انگستروم و ۵۸۸۰ انگستروم و نیز در طول موجهای فرابنفش و فرابنفش دور نیز قابل رؤیت و بررسی هستند.
۱-۶-۲-۷ تعداد سیخکها
در هر ارتفاع h بالای سطح خورشید، در پهنای ۱۲ درجهای از لبه امکان شما رش S(h) سیخک وجود دارد که در ارتفاعات پایین و نزدیک به نورسپهر این تعداد خیلی زیاد می شود. از طرفی رابطهای بین این تعداد سیخک قابل مشاهده و تعداد کل سیخکها در محدوده ذکر شده، n(h) ، بدست آمده است که با بهره گرفتن از این رابطه تعداد کل سیخکهای موجود در هر لحظه در ارتفاع h خورشید بصورت زیر قابل محاسبه است:
(۱-۱)
مقدار اولیهای که برای s(h) بکار رفته است، ۳۹ سیخک در ۱۲ درجه در ارتفاع ۵۰۰۰ کیلومتری بالای سطح خورشید است. در ارتفاع کمتر بدلیل همپوشانی سیخکها این مقدار کمتر می شود.
مشاهدات جدیدتری که در رصدخانهی ساکرامنتو پیک انجام شده مقدار s(h) را بسیار بیشتر بدست میدهد ؛ ۱۱۰ سیخک در ۱۲ درجه در ارتفاع ۲۵۰۰ کیلومتر بالای خورشید. تحلیلهای آماری رصدهای انجام شده در مورد سیخکهای بالای ارتفاع ۳۰۰۰ کیلومتر نشان میدهد که در این ارتفاع چیزی در حدود سیخک در سراسر خورشید وجود دارد که عملا ۶/۰ درصد مساحت خورشید را شامل می شود. توزیع ارتفاعی تعداد سیخکها که از بررسی بیش از ۶۰۰۰ سیخک بدست آمده است نشان میدهد که تعداد سیخکها در ارتفاع بالای ۹۰۰۰ کیلومتربطور نمائی با کاهش ارتفاع افزایش مییابد. در ارتفاع پایینتر از آن، تعداد سیخکها کم می شود که این کاهش ظاهری در تعداد به دلیل اثر همپوشانی سیخکها است که باعث می شود محیط پیوستهای از سیخکها را شاهد باشیم. لذا با بهره گرفتن از برونیابی رابطه کاهشی در ارتفاع بالای ۹۰۰۰ کیلومتر و تعمیم آن به لایه های پایینتر، نتیجه می شود که در این ارتفاعات بایستی تعداد سیخکها به ازای ۳۰۰۰ کیلومتر کاهش، با ضریب ۱۰ افزایش یابد. با این حساب تعداد کل سیخکها از مرتبه بدست می آید که با تعداد سلولهای گرانولی سطح خورشید سازگاری دارد. بنابراین میتوان نتیجه گرفت که شکل گیری سیخکها ریشه در سازوکارهای حاکم بر خطوط میدانهای مغناطیسی متمرکز شده در مرزهای گرانولها دارد.
شکل ۱-۱۰ بررسی افزایش تعداد سیخکها تا ارتفاع ۷۰۰۰ کیلومتری و کاهش تعداد از آن ارتفاع به بعد [۲۹]
۱-۶-۲-۸ ابعاد سیخکها
بررسی ابعاد سیخکها موضوع پرچالشی است. ریشه آنها در میان انبوهی از سیخکهای همجوار قرار میگیرد و عملا امکان دویت محل آغاز سیخکها وجود ندارد. نوک سیخک نیز حتی اگر سیخک از میان توده مجاور بالاتر آمده باشد و بتوان آن را به خوبی تمییز داد، باز به سادگی قابل تعیین نیست. چرا که انتهای سیخک مرز مشخصی ندارد و به تدریج محو می شود.
البته اساسا تمام ساختارهای پلاسمایی خورشید مرز مشخصی ندارند و این مسئله مختص سیخکها نیست. اما نکته اینجاست که در مورد غالب ساختارها ضخامت مرز در مقایسه با ابعاد آن ساختار ناچیز است، حال آنکه در مورد سیخکها که ساختاری ریز و باریک دارند، تعیین مرز سیخک تاثیر قابل توجهی بر ابعاد آن می گذارد. به این ترتیب عواملی مانند شرایط رصد، طول موج رصد، زمان نورگیری، نحوه پردازش تصاویر و … همگی میتوانند در سنجش ابعاد سیخکها اثر قابل توجهی ایجاد نمایند.
شکل ۱-۱۱ شماتیکی از ابعاد سیخکها
علیرغم مشکلات مذکور، توافق نسبی در نتایج سنجش ابعاد سیخکها حاصل آمده است. قبل از پرداختن به نتایج ابتدا سه کمیت مرتبط با ابعاد سیخک را تعریف میکنیم:
۱-۶-۲-۹ ارتفاع سیخکها
بیشترین مقداریست که فاصله نوک سیخک و لبه خورشید در طی تحول سیخک اختیار می کند. تفاوت ارتفاع سیخک و طول آن در درجه اول به جهتگیری سیخک بستگی دارد. هرچه سیخک به حالت عمود نزدیکتر باشد ارتفاع آن به طولش نزدیکتر خواهد بود. در درجه دوم تعیین لبه خورشید است که بر ارتفاع سیخک مؤثر خواهد بود. بسته به طول موج رصد لبه خورشید ممکن است در محل متفاوتی تعیین شود. لذا در هنگام بحث در مورد ارتفاع سیخک حداقل باید اشاره کرد که مبدا لبه شید سپهری اختیار شده است یا لبه فام سپهری.
یک نکته مهم که باید در مورد مقادیر متوسطی که به ارتفاع سیخکها نسبت داده می شود یادآوری کرد این است که هر چه سیخکی ارتفاع کمتری داشته باشد، در تصاویر بیشتر تحت پوشش سیخکهای مجاور قرار میگیرد و لذا امکان مشاهده و تمییز دادن آن کمتر خواهد بود. بنابراین سیخکهایی که ارتفاع کمتری دارند طبیعتا در مشاهدات و پژوهشهایی که انجام میگیرد کمتر در معرض دیده شدن و مورد بررسی قرار گرفتن میباشند. لذا با حذف شدن ارتفاعهای کوچکترمقدار متوسط بدست آمده برای ارتفاع سیخکها بیشتر از مقدار واقعی خواهد بود [۳۲و۳۳و۳۴و۳۵].
۱-۶-۲-۱۰ عرض سیخکها
عرض، قطر یا ضخامت سیخک اکثرا بر مبنای مفهوم فنی FWHM تعریف می شود. FWHM مختصر شده عبارت پهنای کامل در نصف بیشینه میباشد که دلالت بر شگردی دارد برای اندازه گیری پهنای یک شیء که لبههای آن در تصویر حالت محو پیدا کرده و مرزهای آن بطور واضح قابل تشخیص نیست. در مورد سیخکها، بر اساس مفهوم فوق ، پهنای پروفیل تابش سیخک به ازای نصف شدت بیشینه آن را به عنوان عرض سیخک تعریف می کنند.
در اندازه گیری عرض سیخک باید به چند نکته توجه داشت. اولا راستای اندازه گیری باید بر اساس جهتگیری سیخک انتخاب شود، ثانیا عرض سیخک باید در هنگامی که سیخک به بیشترین طول خود رسیده انجام بگیرد. ثالثا اگر تعریف مبتنی بر FWHM منجر به تعیین پهنا در ارتفاعی شود که سیخک در آن ارتفاع قابل تمییز از سیخکهای مجاورش نیست، میتوان تصحیحاتی را در تعریف فوق اعمال کرد. میتوان گفت غالبا در ارتفاع ۷۵% شرایط مساعدتری برای تعیین پهنای سیخکها مهیاست.
شکل ۱-۱۲ شماتیکی از شگرد FWHM
اکنون بر مبنای تعاریف مذکور نتایج پژوهشهای انجام شده در باره ابعاد سیخکها را بررسی میکنیم. در بیشتر تحقیقات طول و عرض سیخک مد نظر بوده است و کمتر به ارتفاع آنها پرداخته شده است. لذا در مورد ارتفاع صرفا به نتایجی که اخیرا پرییرا [۲۰] به دست آوردهاند بسنده میکنیم. طبق بررسی آنان ارتفاع سیخکها در نواحی فعال خورشید به طور متوسط کمتر از ۱۰۰۰ کیلومتر از طول آنها کوچکتر است و این شامل هر دو نوع سیخکها می شود. در سایر نواحی که غلبه با سیخکهای نوع ‖ است ارتفاع سیخکها حدودا برابر با طول آنهاست. این دو نتیجه را میتوان اینچنین هم تعبیر نمود که سیخکها در نواحی فعال خورشید جهتگیری مایلتری دارند اما در سایر نواحی تقریبا عمودند. در این بین بیشترین ارتفاع مربوط به سیخکهای حفرههای تاجی میباشد. نکته جالبی که در این پژوهش به چشم میخورد بیشتر بودن ارتفاع برخی سیخکها از طول آنهاست. اگرچه این موارد بسیار اندکند و بیشتر در حفرههای تاجی دیده شده اند اما به هر حال میتوانند نشانگر وجود سیخکهایی باشند که ریشه آنها در بالاتر از لبه خورشید شکل میگیرد.
طول سیخکها در پژوهشهای متعددی از بیش از نیم قرن مورد مطالعه قرار گرفته بود. بکرز [۲۳و۲۴] به مرور این پژوهشها پرداخته است. وی در جمعبندی نتایج مذکور طول سیخکها را بر اساس مشاهدات انجام شده در خطوط Hα به طور متوسط ۶۵۰۰ الی ۹۵۰۰ کیلومتر تخمین میزند. البته در مطالعات دیگری، قبل و بعد از کار بکرز مواردی از طولهای بلندتر یا کوتاهتر گزارش شده است. از جمله لیپینکات [۱۶] و کوک [۱۸]. پاساچوف ضمن تایید برخی نتایج قبلی، به خوبی نشان داده است که چگونه طول موج رصد و ابزارهای رصدی متفاوت، نتایج مختلفی برای ابعاد سیخکها به دست خواهند داد. ژانگ [۲۲] مقادیر متوسط ۵۰۰۰ کیلومتر و حدودا ۱۰۰۰ کیلومتر را به ترتیب برای سیخکهای نواحی فعال و حفرههای تاجی تخمین زدند.
در کل مهمترین تحقیق اخیر را پرییرا [۲۰] انجام داده است. بنابر پژوهش او و همکارانش طول سیخکها را نوعا میتوان ۷۰۰۰ کیلومتر در نظر گرفت که البته این مقدار متوسط قبلا نیز به دست آمده بود. اگر وارد جزئیات شویم میتوان گفت سیخکهای نوع І در کل طولهایی نزدیک به هم دارند که متوسطشان مقداری کمتر از ۷۰۰۰ کیلومتر است. اختلاف طول این سیخکها نسبت به هم غالبا به ۲۵۰۰ کیلومتر نمیرسد. سیخکهای نوع ‖ ای که در این نواحی و در میان سیخکهای نوع І به چشم میخورند، به طور متوسط ۱۰۰۰ کیلومتر بلندترند و تنوع طول آنها نیز بیشتر است و می تواند از ۱۰۰۰۰ کیلومتر نیز تجاوز کند، البته به ندرت. نکته بسیار مهمی که این پژوهش نشان داد آن است که این تصور که به طور کلی سیخکهای نوع ‖ از سیخکهای نوع І طویلترند اشتباه است. البته ادعای مذکور فقط در نواحی فعال خورشید، جایی که سیخکهای نوع І و‖ درکنار هم یافت میشوند قابل قبول است. اما در دیگر نواحی چنین نیست. طولمتوسط سیخکهای نوع ‖ در نواحی آرام خورشید حدود ۵۵۰۰ کیلومتر، و در حفرههای تاجی حدود ۶۶ کیلومتر است.البته تنوع طول سیخکهای نوع ‖ در این نواحی نیز مانند نواحی فعال زیاد است. نهایتا میتوان گفت کوتاهترین سیخکها، سیخکهای نوع ‖ در نواحی آرام خورشید هستند که طولشان در موارد زیادی از ۴۰۰۰ کیلومتر هم کمتر است در حالیکه درازترین سیخکها، باز سیخکهای نوع ‖ البته در نواحی فعال میباشند. تعداد قابل توجهی از آنها میتوانند طولی بیش از ۱۰۰۰۰ کیلومتر داشته باشند.
۱-۷ بررسی نوسانات سیخکها[۲۳]
نوسانات در سیخکهای لبه خورشید را میتوان به دو صورت مرئی و طیفی مشاهده کرد . رصدهای مرئی نوساناتی را در شدت سیخکها و نیز حرکات ظاهری محور آنها نشان می دهند. چنین مشاهداتی از زمان پرتاب فضاپیمای هینوده اهمیت بیشتر یافته است. تلسکوپ اپتیکی خورشیدی سوار بر این فضاپیما، تفکیک زمانی و فضائی کافی برای مشاهده این نوسانات را بدست میدهد. از سوی دیگر مطالعات طیفسنجی اطلاعات بسیار ارزشمندی در مورد سیخکها را از طریق تغییرات در پروفایل خطوط طیفی بدست میدهد و تغییرات انتقال دوپلری در این خطوط، سرعت در راستای دید و تغییرات آن را با زمان و ارتفاع از سطح خورشید مشخص میسازد. از طریق پهن شدگی خطوط طیفی، تخمین سرعتهای چرخشی غیرحرارتی نیز که منجر به مشاهده غیرمستقیم امواج آلفون پیچشی[۲۴] می شود امکان پذیر خواهد بود.
مشاهدات صورت گرفته توسط گادزیف و نیکولسکی (۱۹۸۲) بر اساس داده های رصدی بدست آمده از تاجنگار۵۳ سانتیمتری لیوت در رصدخانه شاماخی آذربایجان بوده است.۲۶ طیف در یک بازه زمانی ۸ دقیقهای و فرجههای زمانی ۲۰ ثانیه بین فریمهای متوالی بدست آمده و در کل ۱۵ سیخک با جزئیات مناسب مطالعه شده اند. در این مطالعه تغییرات در سرعت دوپلری ناشی از حرکت سیخکها در راستای خط دید ناظرو نیز سرعتهای عرضی موازی با لبه خورشید بررسی شده اند که نشان دهنده جابجایی عرضی محور سیخکها و نوسانات شبه تناوبی آنها میباشد. محاسبات آنها نشان داده است که دوره تناوب این نوسانها بین ۳ الی ۶ دقیقه (برای نوسانات دوپلری و عرضی) بوده است.
همچنین محققان با محاسبه برایند سرعتهای دوپلری و عرضی، مسیر حرکت و امتداد نوسان یک سیخک را بدست آورده و نتیجه گرفتند که محور این سیخک در یک مسیر دایروی (ترکیبی از دو حرکت در راستای عمود بر هم) با دوره تناوب ۴ دقیقه نوسان می کند. طول مسیری که نوسان سیخک در آن انجام می شود حدود ۱۰۰۰ کیلومتر است.
| |
| شکل ۱-۱۳ مسیر حرکت ۹ سیخک مطالعه شده، T جابجایی عرضی در راستای موازی سطح خورشید و R جابجایی دوپلری در راستای خط دید است.[۳۰] |
بررسی حرکت نوسانی تمامی سیخکها نشانگر این است که سرعتهای دوپلری و عرضی آنها در بازههای زمانی و دامنههای تقریبا مشابهی تغییر می کند. دوره تناوب متوسط آنها حدود ۴ دقیقه و دامنه متوسط آنها ۱۲ کیلومتربر ثانیه است. با این حال برایند سرعتهای داپلری و عرضی در سطح مقطع موازی سطح خورشید که بصورت تعریف می شود، تقریبا ثابت میماند. تشدید دوره های تناوب نوسانات در سیخکهای مختلف و ثابت ماندن سرعت برایند، می تواند نشان دهنده منشا یکسان و بزرگ مقیاس در ایجاد این نوسانات باشد.
با جمع بندی کلی از تحقیقات افراد مختلف در خصوص نوسانات در سیخکهای خورشیدی میتوان دوره های تناوب مشاهده شده برای سیخکها را به دو دسته عمده تقسیم کرد:
-
- نوسانات با دوره تناوب کمتر از ۲ دقیقه (< 2min)
-
- نوسانات با دوره تناوب بیشتر از ۲ دقیقه (> (2min
.بیشترین نوسانات مشاهده شده در دورههای تناوب ۳ تا ۷ دقیقه و ۵۰ تا ۱۱۰ ثانیه قرار دارند و این دو نوع نوسان باید توسط مکانیزم های متفاوتی بوجود آمده باشند.[۳۰و۳۶]
جدول ۱-۲ خلاصه نتابج بررسی رصدی نوسانات در سیخکها [۱]
| محقق |
دوره جابجایی دوپلری |
دوره جابجایی مرئی |
