دراسة تأثير النشاط الشمسي على الفيض الراديوي في التردد 2800 ميجاهرتز خلال الدورات الشمسية الأربعة الأخيرة

مقدم أطروحة جامعية

خصاونة، فراس محمد عبد الرحيم

مشرف أطروحة جامعية

محمد أحمد سليمان
حمدي، منير أحمد

أعضاء اللجنة

النعيمي، حميد مجول
العمري، حسين يوسف
أبو الهيجاء، عبد الجواد إبراهيم

الجامعة

جامعة آل البيت

الكلية

معهد الفلك و علوم الفضاء

دولة الجامعة

الأردن

الدرجة العلمية

ماجستير

تاريخ الدرجة العلمية

1997

الملخص العربي

بدا الاهتمام بدراسة الفلك الراديوي الشمسي في عام ١٩٤٦، و ذلك بعد اكتشاف المركبات الرئيسية للانبعاث الراديوي الشمسي.

و تنشأ الإشعاعات الراديوية في بلازما طبقات الجو الشمسي الخارجية (الكرة الملونة chromosphere و الهالة corona).

و تشد خصائص الانتشار للأمواج الراديوية بشكل أساسي على تركيز الإلكترونات في تلك الطبقات، فكل قيمة لتركيز الإلكترونات تتعلق بتردد حرج محدد لأمواج راديوية لا يمكن لها أن تنتشر إذا كان ترددها أقل من التردد الحرج.

و لهذا فإن طيف التردد الشمسي يرتبط بمقياس الارتفاع (scale height) للجو الشمسي إذا عرف توزيع الكثافة.

و تؤدي الطبقة الانتقالية (transition region) الواقع ؛ بين الكرة اللونية و الهالة الشمسية دورا رئيسيا في تحديد التركيب و الاتزان الطاقي لجو الشمس الخارجي.

و تعتبر الأرصاد الراديوية أداة فعالة في دراسة الكرة اللونية للشمس و ذلك لأن الغلاف الجوي يعتبر معتما بالنسبة للأمواج التي يزيد طولها الموجي عن ١ مليمتر.

و نتيجة لقرب الشمس من الأرض، فإنها من بين كل المصادر الراديوية الكورية الأخرى تؤدي دورا خاصا، حيث تم رصد بعض الظواهر الشمسية التي يتراوح زمن بقائها من جزء من الثانية إلى عشرات السنين في الأطوال الموجية الراديوية المختلفة.

و من ثم فإن (التغيرات في الإشعاع الشمسي ترتبط ارتباطا وثيقا بالنشاط الشمسي، و تشكل جزءا منه.

و يمكن تقسيم الإشعاع الشمسي الراديوي إلى ثلاث مركبات : ١ ) المركبة الرئيسية و الشمس الهادئة (the quiet Sun & The basic component ٢) المركبة المتغيرة ببطء (The slowly varying component) ٣) انبعاثات انفجارية متنوعة (Various types of burst emissions) و تعنى هذه الرسالة بدراسة تأثير النشاط الشمسي على الأشعة الراديوية ذات الأطوال الموجهة التي تنحصر في النطاق الذي يتراوح بين السنتيمترات و الدسيمترات، و بالتحديد ٧, ٠ ١ سنتيمترا.

و تبعا للتقسيم الطيني الراديوي حسب الأطوال الموجية، فإن هذا النطاق الإشعاعي يصدر عن منطقة الكرة اللونية (chromsphere) و المنطقة الانتقالية (transitionre gion) إلى الهالة السفلية (lowercorona)، مما يتيح لنا دراسة تغير الإشعاع من فترات الهدوء الشمسي إلى مراحل النشاط الشمسي المختلفة.

و يهتم هذا البحث بتركيز الدراسة على تغيرات الإشعاع الراديوي للشمس على التردد 2800 ميجاهيرتز (٧, 10 سنتيمترا) خلال الدورات الأربع الأخيرة للنشاط الشمسي في الفترة التي تبدأ من عام ١٩٥٤ إلى عام ١٩٩٦، وذلك لتحقق الأهداف التالية : أولا : رسم خريطة راديوية للفيض الراديوي للشمس في التردد 2٨٠٠ ميجاهيرتز (٧, ٠ ١ سنتيمترا) للفترة المذكورة، و ذلك من خلال التغيرات اليومية و الشهرية و المعنوية و الفصلية).

ثانيا : اختبار مدى الارتباط بين الفيض الراديوي للشمس مع النشاط الشمسي ممثلا في معاملات البقع الشمسية المختلفة لكل دورة نشاط شمسي.

ثالثا : دراسة و تفسير التغيرات في الفيض الراديوي الشمسي مع أطوار دورة النشاط الشمسي المختلفة و مؤشراته.

رابعا : رسم خريطة راديوية للفيض الشمسي في التردد 2٨٠٠ ميجاهيرتز في فترة ما قبل اكتشاف الفلك الراديوي من عام 1700 إلى عام 1947 اعتمادا على العلاقة بين النشاط الشمسي متمثلا في عدد البقع الشمسة (Sunspot number) و الإشعاع الراديوي متمثلا في وحدة الفيض الشمسي (SFU) التي تساوي 10 -22 و يبر / متر2 / هيرتز أو 10 -22 جول / ثانية / متر٢ / هيرتز، و ذلك من خلال الأرصاد المتاحة لكليهما منذ عام 1947 و حتى عام 1996.

تتألف هذه الرسالة من مقدمة و أربعة فصول و أهم استنتاجات الدراسة.

و يناقش الفصل الأول منها النشاط الشمسي، بينما يستعرض الفصل الثاني صورة مفصلة للشمس الراديوية.

و يتضمن الفصل الثالث دراسة النشاط الشمسي و تأثيره على الإشعاع الراديوي في الطول الموجي ٧, 1٠ سنتيمترا.

أما الفصل الرابع و الأخير فيرسم صورة للإشعاع الراديوي للشمس في الطول الموجي 7، 10 سنتيمترا خلال فترة ما قبل اكتشاف الفلك الراديوي و ذلك بناء على العلاقة بين معامل النشاط الشمسي ممثلا في عدد البقع الشمسية و الإشعاع الراديوي خلال الدورات الأربع الأخيرة للنشاط الشمسي، و هو ما يفيد في تفسير كثير من الظواهر الأرضية التي حدثت في الماضي و ثبت أن لها علاقة بالنشاط الراديوي الشمسي.

و لقد تمت الاستعانة بشبكة الإنترنت للحصول على البيانات و الأرصاد الفلكية اللازمة لإتمام هذا البحث، و التي انحصرت فيما يلي : أولا : العدد النسبي للبقع الشمسية SSN، الذي يعتبر معاملا للنشاط الشمسي لكامل قرص الشمس المرئي حيث تم الحصول على القيم اليومية و كذا المتوسط الشهري و المتوسط السنوي للسنوات اعتبارا من عام ١٧٠٠ إلى منتصف عام ١٩٩٦.

و لقد بلغ عدد مرات الرصد لعدد البقع الشمعية في الفترة المذكورة ١٠٨١١٤.

ثانيا : الفيض الراديوي الشمسي في الطول الموجي 7، 10 سم (2800 مهجاهيرتز).

فقد تم الحصول على القيم اليومية للفيض الراديوي الشمسي في الطول الموجي 7، 10 سم، و التي يتم تسجيلها روتينيا و يوميا باستخدام المقاريب الراديوية الموجودة في كندا بالقرب من مدينة أوتاوا (Ottawa) و ذلك من شهر شباط من عام ١٩٤٧ إلى 31 أيار ١٩٩١.

و تتضمن تلك البيانات القيم اليومية المسجلة للفيض الراديوي ٧, ٠ ١ سم بواسطة مرصد الجونكوين الراديوي (Algonquin Radio Observatory) التابع لمركز البحوث القومي للدراسات الراديوية الشمسية (National Research Council's Solar Radio Patrol) و مرصد دومينون الراديوي (Dominion Radio Astrophysical Observatory بالقرب من مدينة بنتكنون (Penticton) في كولومبيا البريطانية، حيث بلغت قراءات الفيض الراديوي الشمسي عند الطول الموجي المذكور 18380 قراءة.

و قد استدعى وجود مثل هذا الكم الهائل من البيانات توظيف برامج تحليلية و إحصائية متطورة للوصول إلى درجة كبيرة في تقنين العلاقات المختلفة بين كلا المتغيرين مع استخدام حاسوب ذي سعة كبيرة و سرعة عالية لاستيعاب مثل تلك البيانات و معالجاتها، إضافة إلى بعض البرامج الحاسوبية الخاصة ببعض المراصد و محطات الإنترنت.

و يمكن تلخيص أهم النتائج التي حصلنا عليها في النقاط التالية : أولا : تم استنباط علاقه تربط بين الفيض الراديوي الشمسي في الطول الموجي 7، 10 سم و معامل النقاط الشمسي ممثلا في عدد البقع الشمسية.

و جاءت المعادلة على الصورة التالية F = 64.884 + 0.5698 R + 0.0035 R2 – 0.000009 R3 حيث : F هي قيمة الفيض الراديوي الشمسي SRF.

R هي معامل النشاط الشمسي ممثلا في رقم البقع الشمسية SSN.

و تجيء أهمية هذه العلاقة في أنها يمكن أن تستخدم في الحصول على معامل النشاط الشمسي في الأوقات التي يصعب فيها رصد الشمس بصريا لسوء الأحوال الجوية التي لا تؤثر على إمكانية رصد الشمس راديويا أو لأسباب فنية.

كما أنه يمكن معرفة النقاط الومضي الشمسي في تلك الأوقات بعد معرفة معامل النشاط الشمسي SSN و عدد الومضات، و ذلك من خلال العلاقات التي تربط بينهما.

ثانيا : تؤكد القيم المرتفعة لمعامل الارتباط بين النقيض الشمسي الراديوي SRF في الطول الموجي 7، 10 سم و معامل النشاط الشمسي ممثلا في رقم البقع الشمسية SSN بأنه يمكن أن نتخذ الفيض الراديوي الشمسي SRF مؤشرا واقعيا للدلالة على مستوى النشاط الشمسي خصوصا في الأيام التي لا يمكن رصد الشمس فيها نتيجة لتراكم السحب أو سوء الأحوال الجوية بصفة عامة.

ثالثا : تشير نتائج دراسة التفلطح (Kurtosis) في منحنيات النشاط الشمسي و الفيض الراديوي الشمسي في الطول الموجي 7، 10 سم إلى عدم ميل هذه المنحنيات إلى التدبب، أي أن النهاية العظمى للنشاط الشمسي المرئي و النشاط الشمسي الراديوي لا يمكن تحديدها بلحظة معينة و إنما تستمر لفترة قد تصل إلى عام تتذبذب فيه حول قيم النهاية العظمى.

رابعا : تشير نتائج دراسة الالتواء (Skewness) إلى جنوح منحنيات النشاط الشمسي و الفيض الراديوي الشمسي إلى التوزيع الموجب و إن قيم الالتواء أقرب إلى الصفر منها إلى أقصى قيمة موجبة للالتواء و هي +٣، مما يدل على أن المنحنيات تميل إلى التماثل و أن معدل الصعود إلى النهاية العظمى للدورة الشمسية يكون أسرع من معدل الهبوط إلى النهاية الصغرى.

خامسا : إن مستوى النشاط الشمسي و ما يتبعه من فيض راديوي في الطول الموجي 7، 10 سم كان في أعلى مستوياته في الدورة الشمسية رقم 19 فيما بين الدورات الأربع الأخيرة، بينما كانت الدورة الشمسية رقم 20 أقلها نشاطا.

و هذا يفسر سبب اختبار سنة ١٩٥٨ لتصبح السنة الدولية الجيوفيزيقية، و هي السنة التي تمثل الحد الأعلى للنشاط الشمسي.

سادسا : تؤكد النتائج وجود تغير فصلي معنوي (intrinsic) مرتبط ارتباطا وثيقا بأطوار دورة النشاط الشمسي.

سابعا : يتضح من الصورة الراديوية في عصر ما قبل نشأة الفلك الراديوي، و التي تم استنباطها في هذا البحث، و التي اكتملت بها مسورة الإشعاع الراديوي الشمسي في الطول الموجي 7، 10 سم في القترة من عام ١٧٠٠ إلى عام ١٩٩٦ إن الدورة الشمسية رقم 19 هي أيضا أعلى مستويات النشاط الشمسي بين الدورات الشمسية المختلفة و إن الدورة الشمسية رقم ٦ هي أقلها نشاطا.

ثامنا : باستخدام القيم المتوقعة لرقم البقع الشمسية في الدورة الشمسية رقم ٢٣ كما جاء في الجدول رقم ٤ و المعادلة المستنبطة في هذا البحث أمكن رسم منحنى النشاط الراديوي عن الفترة من 1996 إلى 2006.

و بذلك، فإن هذه الدراسة تكتسب دلالتها من أهمية دراسة التغير في الإشعاع الراديوي الشمسي خلال دورات النشاط الشمسي الأربع الأخيرة، و إلقاء الضوء على خصائص هذا التغير الذي يؤثر على العلاقات الشمس أرضية، إضافة إلى الربط بينها و استنباط معادلة تربط بين الفيض الراديوي الشمسي في الطول الموجي 7، 10 سم و معامل النشاط الشمسي ممثلا في عدد البقع الشمسية و التي يمكن عن طريقها استخدام الأرصاد الراديوية الشمسية في الطول الموجي المذكور كبديل لأرصاد البقع الشمسية في الأوقات التي يصعب فيها رصد الشمس.

و من هذه الناحية، تكثر الأوقات التي يصعب فيها رصد الشمس في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، حيث جرت محاولات كثيرة لفهم التطور قصير المدى و طويل المدى لدورة البقع الشمسية بل و التنبؤ بها من دراسة خصائصها الشكلية و الإحصائية و الطيفية و العشوائية و مساحتها إضافة إلى معامل البقع الشمسية.

و يعتبر التنبؤ بخواص دورة النشاط الشمسي ذا أهمية عظمى لعديد من الأنشطة البشرية مثل الاتصالات اللاسلكية و الطيران الفضائي و التنبؤ بالمناخ.

و كما جاء في ورقة "معلومات أساسية عن حالة علم الفضاء في الحاضر و المستقبل'' في مؤتمر الأمم المتحدة الثاني المعني باستكشاف الفضاء الخارجي و استخدامه في الأغراض السلمية عام ١٩٨١ أن عددا من الأرصاد يشير الى وجود صلة بين الرياح الشمسية و التروبوسفير، و إن عددا من العوامل المتعلقة بالجو و المناخ يظهر سلوكا "دوريا" يتكرر كل 11 أو 22 عاما مما يوحي باعتماده على دورة شمسية.

و منه الدراسة هي إسهام في مجموعة الدراسات القائمة حاليا، و التي تهدف إلى بناء نماذج مادية للنظام الشمس-أرضي بإمكانها أن تؤدي إلى تنبؤات مستقبلية لجميع الظواهر المنطقة بهذا النظام .

و قد أرغمت النظم الاجتماعية الحالية المعتدة تكنولوجيا الإنسان على مد نشاطه من أدنى طبقات الغلاف الجوي للأرض إلى سطح الشمس.

فهناك مجموعة من التغيرات الشمس-أرضية التي يمكن أن تنتج أثارا في مجموعة مختلفة من الميادين تشمل المواصلات و النقل و الكهرباء و الطاقة و النظم القضائية و الاستكشاف الفيزيائي الأرضي و الملاحة.

و يمكن أن تشمل أيضا الجو و المناخ.

فالعواصف المغناطيسسية تسبب انقطاع الكهرباء، و خلالها تتوقف الدراسات المتعلقة بالاستكشاف الجيوفيزيائي.

و تتقطع الاتصالات اللاسلكية الحيوية من وجود العواصف الشمسية و العواصف المغناطيسية الجوية، و تتسبب الانفجارات الشمسية الكبيرة في تأثرات إشعاعية خطيرة على رواد الفضاء و ركاب الطائرات.

و للنشاط الشمسي أثر مباشر أيضا على الطبقات العليا من غلافنا الجوي التي تدور فيها السفن الفضائية و تعمل فيها شبكات اتصالاتنا اللاسلكية.

و من الممكن أن يؤدى تحسين فهم البينة الشمس-أرضية إلى تحقيق تحسينات واسعة النطاق في برنامج الخدمات الشمس-أرضية بما يعود بفائدة كبيرة على الإنسان أينما كان خاصة و كما ذكرنا سابقا فإن كثيرا من الدراسات أثبتت أن معامل البقع الشمسية يرتبط بخطوط عرضها و بالمجال المغناطيسي الشمسي و بعنوان التذبذب الداخلي للشمس (الزلزالية الشمسية) و الومض الشمسي و بالنشاط الجيومغناطيسي.

و في دراسة منشورة في آب عام ١٩٩٥ عن النشاط الشمسي و الانبعاث الراديوي من الشمس يؤكد الباحث الياباني شينيشي و تارى (ShinichiWatary) على أهمية دراسة العلاقة بين الانبعاث الراديوي في نطاق 208 جيجا هيرتز و دورة نشاط البقع الشمسية، التي تقوم هذه الرسالة على دراستها من عام ١٧٠٠ إلى عام ١٩٩٦.

التخصصات الرئيسية

الفلك و علومه

الموضوعات

عدد الصفحات

184

قائمة المحتويات

فهرس المحتويات / الموضوعات.

الملخص / المستخلص.

المقدمة.

الفصل الأول : النشاط الشمسي.

الفصل الثاني : الشمس الراديوية.

الفصل الثالث : دراسة العلاقة بين النشاط الشمسي و إشعاع الشمس الراديوي في الطول الموجي 10.7 سم.

الفصل الرابع : الصورة الشمسية الراديوية في الطول الموجي 10.7 سم في عصر ما قبل الأرصاد الراديوية.

أهم نتائج الدراسة.

قائمة المراجع.

نمط استشهاد جمعية علماء النفس الأمريكية (APA)

خصاونة، فراس محمد عبد الرحيم. (1997). دراسة تأثير النشاط الشمسي على الفيض الراديوي في التردد 2800 ميجاهرتز خلال الدورات الشمسية الأربعة الأخيرة. (أطروحة ماجستير). جامعة آل البيت, الأردن
https://search.emarefa.net/detail/BIM-310516

نمط استشهاد الجمعية الأمريكية للغات الحديثة (MLA)

خصاونة، فراس محمد عبد الرحيم. دراسة تأثير النشاط الشمسي على الفيض الراديوي في التردد 2800 ميجاهرتز خلال الدورات الشمسية الأربعة الأخيرة. (أطروحة ماجستير). جامعة آل البيت. (1997).
https://search.emarefa.net/detail/BIM-310516

نمط استشهاد الجمعية الطبية الأمريكية (AMA)

خصاونة، فراس محمد عبد الرحيم. (1997). دراسة تأثير النشاط الشمسي على الفيض الراديوي في التردد 2800 ميجاهرتز خلال الدورات الشمسية الأربعة الأخيرة. (أطروحة ماجستير). جامعة آل البيت, الأردن
https://search.emarefa.net/detail/BIM-310516

لغة النص

العربية

نوع البيانات

رسائل جامعية

رقم السجل

BIM-310516