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.

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:

1. 1. نوسانات با دوره تناوب کمتر از ۲ دقیقه (< 2min)

1. 1. نوسانات با دوره تناوب بیشتر از ۲ دقیقه (> (2min

.بیشترین نوسانات مشاهده شده در دوره_­های 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]