שונות מרחבית במנגנונים של הובלת אנרגיה בתוך סרטי התלקחות סולארית

מדוע התלקחויות שמשיות חשובות לחיי היומיום

התלקחויות שמשיות הן פיצוצים ענקיים על השמש שיכולים להפריע ללויינים, לאותות רדיו, למערכות ניווט ואפילו לרשתות חשמל על כדור הארץ. כדי לחזות ולהתכונן לסופות מזג-אוויר חללי אלה, המדענים צריכים להבין לא רק כמה אנרגיה משחררת ההתלקחות, אלא בדיוק כיצד אנרגיה זו נעה דרך אטמוספירת השמש. מאמר זה בוחן תגלית מפתיעה: אפילו בתוך אותה התלקחות, חלקים שונים של "רצועה" מוארת יכולים להיות מונעים בדרכים שונות באופן משמעותי.

רצועות מוארות על שמש סוערת

כאשר התלקחות שמשית פורצת, היא משחררת אנרגיה בשכבות החיצוניות של האטמוספירה ושולחת אותה מזורזת מטה דרך "לולאות" מגנטיות אל פני השטח. במקום שבו הלולאות נוגעות בשמש הן מאירות כפסים ארוכים ודקים הנקראים רצועות התלקחות. רצועות אלה הן טביעות הרגל הנראות של ההתלקחות. בעזרת הלוויין Solar Orbiter הצוות התמקד ב"מיקרו-פלר" צנוע שהתרחש ליד התלקחות גדולה בהרבה. כלי בשם SPICE הביט באותו רצוע צר על פני השמש באמצעות תמונות מהירות כל חמש שניות, ותפס שתי נקודות־רגל נפרדות של הרצוע: אחת בהירה ועזה ברצועה העליונה, ואחת חלשה ואיטית יותר ברצועה התחתונה.

להקשיב לשמש באור מימן

כדי לפענח כיצד האנרגיה נעה, החוקרים לא הסתמכו רק על עוצמת הבהירות של ההתלקחות. במקום זאת הם מדדו את היחס בין שני טביעות אצבע אולטרה־סגולות של המימן, הידועות כ־Lyman beta ו־Lyman gamma. קווי ספקטרום אלה נוצרים באטמוספירה התחתונה של השמש ורגישים מאוד לחימום. בתנאים שקטים היחס בין העוצמות נשאר כמעט קבוע, אך במהלך ההתלקחות הוא צנח בחדות. בנקודת הרגל העליונה והבהירה היחס שקע במהירות לערכים נמוכים למשך כ־חצי דקה בלבד לפני שחזר. בנקודת הרגל התחתונה החלשה היחס ירד במידה מתונה יותר אך נשאר נמוך למשך זמן רב יותר. הניגוד הזה רמז כי אותה התלקחות חיממה אזורים סמוכים בשמש באופן שונה מהותית.

בדיקת נתיבי אנרגיה באמצעות מחשבים-על

כדי לפרש שינויים אלה פנה הצוות לסימולציות ממוחשבות מפורטות של לולאות ההתלקחות שעוקבות כיצד גז, אור וחתיכות חלקיקים מגיבים להזנה פתאומית של אנרגיה. הם בחנו מספר תרחישים. בחלקם קרני אלקטרונים או פרוטונים מהירים מאוד — שלעיתים נקראים חלקיקים לא־תרמיים — נושאים את האנרגיה לאורך הלולאה ומתנפצים בשכבות הצפופות מתחתיהן. באחרים קודקוד הלולאה מתחמם פשוט, ואז האנרגיה זורמת מטה כחום רגיל באמצעות הולכה תרמית, בדומה לחימום המתפשט לאורך מוט מתכתי. מכל סימולציה ייצרו ספקטרות סינתטיות וחישבו כיצד יחידת ה־Lyman beta/gamma צריכה להיראות ל־SPICE, כולל טשטוש ורעש של הכלי האמיתי.

שני מנועים שונים בהתלקחות אחת

ההשוואה הייתה בולטת. סימולציות שבהן חלקיקים אנרגטיים הפציצו את האטמוספירה התחתונה הניבו ירידה מהירה ועמוקה של יחס ה־Lyman שתואמה מאוד את התנהגות נקודת הרגל העליונה והבהירה. מודלים שהונעו בעיקר על ידי הולכה תרמית, ללא קרני חלקיקים חזקים, הראו רק ירידה קטנה ומדורגת יותר — דומה מאוד לנקודת הרגל התחתונה החלשה. דוגמנות נוספת של אארקד של לולאות מגנטיות הראתה שפתח חיתוך בדומה לשבכת SPICE בחציה יראה באמת מקור מואר וקצר־חיי במקום בו חלקיקים מימיים וגשמים מטה, ומקור עמום וארוך־חיי שם שהחום נוטף מטה בעדינות. יחד, התצפיות והמודלים מרמזים כי מקטע אחד של הרצועה הוזן בעיקר על ידי חלקיקים מהירים, בעוד המקטע השכן הוזן בעיקר על ידי חום שזחל מטה מהחלק העליון.

לשקול מחדש כיצד התלקחויות מעבירות את המכה שלהן

עבודה זו מערערת על הדעה שרווחה שנים כי קרני אלקטרונים אנרגטיים שולטות בהובלת האנרגיה לאורך כל רצועת ההתלקחות. במקום זאת היא מראה שמנגנונים שונים יכולים לתפוס את המקום במקומות שונים, אפילו בתוך אותו אירוע ורק אלפי קילומטרים זה מזה. היחס הפשוט בין שני קווי מימן מתגלה ככלי אבחוני רב־עוצמה לזיהוי היכן ומתי חלקיקים מהירים נוכחים, וכמה זמן הם פעילים. ככל שטלסקופים סולאריים חדשים יספקו תמונות חדות ומהירות יותר של רצועות ההתלקחות, טכניקות אלה יעזרו למדענים למפות את נתיבי האנרגיה הנסתרים של השמש בפרטים עדינים יותר, ובסופו של דבר לשפר את היכולת שלנו לחזות את הסופות הסולאריות המשפיעות על הטכנולוגיה והחיים על פני כדור הארץ.

ציטוט: Kerr, G.S., Krucker, S., Allred, J.C. et al. Spatial variation of energy transport mechanisms within solar flare ribbons. Nat Astron 10, 202–213 (2026). https://doi.org/10.1038/s41550-025-02747-9

מילות מפתח: התלקחויות שמשיות, רצועות ההתלקחות, מזג-אוויר חללי, העברת אנרגיה, סולאר אורביטר