מפת מגנטיות צד-רחוק עם בידול קוטביות מבוססת מדידות הליאוסייסמיות

מדוע חשוב להשקיף על צדו המוסתר של השמש

סערות מזג אוויר חללי מהשמש עלולות לשבש לוויינים, רשתות חשמל ותקשורת רדיו על פני כדור הארץ. סערות אלה מונעות על ידי אזורי פעילות—כתמים של שדה מגנטי עוצמתי—על פני השמש. את חצי הכדור הפונה לכדור הארץ אנו רואים בבירור, אך לגבי חצי הכדור השני אנו על תקן עיוורים בפועל. המחקר הזה מציג שיטה חדשה להסיק לא רק על קיומם של אזורי פעילות בצד הרחוק, אלא גם על מבנה המגנטיות והקוטביות (כיוון צפון–דרום) שלהם, באמצעות תנודות עדינות של פני השמש בשילוב עם מדידות חלליות. זה מקרב אותנו למפה מגנטית מלאה של השמש בזווית של 360 מעלות בזמני-אמת קרובים.

להקשיב לפנים השמש

השמש מצלצלת ללא הרף בגלי קול שמתהפכים בתוך מקרקעיתה. כאשר גלים אקוסטיים אלה עוברים דרך אזורי פעילות מגנטית, זמני מעבירם מתעכבים במעט. רשתות טלסקופים על פני כדור הארץ, כגון Global Oscillation Network Group (GONG), רושמות תנועות פני השטח האלה ומשתמשות ב"הולוגרפיה הליאוסייסמית" כדי לשחזר כיצד הופרעו הגלים בצד הרחוק. במשך יותר משני עשורים טכניקות אלה חשפו היכן קיימים אזורי פעילות חזקים בצד הרחוק, אך לא יכלו לקבוע באופן מהימן אילו חלקים של אותם אזורים הם בעלי קוטביות חיובית או שלילית. חוסר מידע זה קריטי לדגמים של התפשטות השדה המגנטי של השמש אל החלל ולניבוי מסלולי ההתפרצויות השמשיות.

להפוך גלי רעידות למפות מגנטיות

כדי לגשר על הפער, המחברים משלבים נתוני הליאוסייסמיה מ-GONG עם מדידות מגנטיות ישירות ממכשיר SO/PHI על החללית Solar Orbiter, שלעיתים צופה בחלקים גדולים של הצד הרחוק של השמש. הם מרכיבים מאגר נתונים של שלוש שנים (2022–2024) שבו מפות סייסמיות של הצד הרחוק ומגנטוגרמות של הצד הרחוק חופפות במרחב ובזמן. מערכת למידת-מכונה בשם FASTARR מזהה תחילה את קווי המתאר של אזורי הפעילות בצד הרחוק במפות הסייסמיות. בתוך קווי מתאר אלה, הצוות משווה את עוצמת שינויים פאזה הסייסמיים—שינויים זעירים בזמני המעבר של הגלים—עם החוזק הנמדד של השדה המגנטי. באמצעות ניתוח של מאות אלפי פיקסלים ב-190 אזורי פעילות הם מראים שהאות הסייסמי עוקב אחרי קשר יציב ולא ליניארי עם השדה המגנטי התחתון: שיח של פאזה גדל במהירות כשהשדה בחלקים חלשים, ואז נשחק בהדרגה בשדות חזקים יותר. העקומה המריאתה הזו מאפשרת להמיר כל מפת סייסמיות של הצד הרחוק למפה מקורבת של חוזק השדה המגנטי.

למצוא את הפלוס והמינוס המגנטיים

ידיעה עד כמה המגנטיות חזקה היא רק חצי מהקרב; לדגמי מזג אוויר חללי גם צריך לדעת כיצד השדה המגנטי מכוון. הצוות מנצל דפוס פשוט אך עוצמתי: רוב אזורי הפעילות מורכבים משתי לשוניות מגנטיות עיקריות בעלות סימן נגדי שיושבות זו לצד זו. כאשר הם בוחנים כיצד עוצמת המגנט inferred משתנה לאורך אורך האזור, לעיתים קרובות הם רואים פרופיל ברור עם שתי פסגות—פסגה אחת לכל לשונית. על ידי סיבוב כל אזור ליישור מיטבי והתאמת שתי גליונות חלקים לפרופיל הזה, הם יכולים להסיק היכן נמצא הגבול בין הקוטביות ואיזה צד הוא ה"מוביל" או ה"עוקב" בכיוון סיבוב השמש. הם משלבים את המידע הגיאומטרי הזה עם כלל פולריות של היל—חוק שנבדק היטב שאומר איזו קוטביות צריכה להוביל בכל חצי הכדור במחזור השמשי נתון—כדי להעניק סימני פלוס ומינוס ברצף על פני האזור. התוצאה היא מפה מגנטית חלקה ומובחנת לפי קוטביות של אזור הצד הרחוק שניתן להשוותה ישירות למגנטוגרמות של SO/PHI.

בדיקת השיטה בסערה משמעותית

המחברים בוחנים את גישתם על מקרה דרמטי ממאי 2024, כאשר אשכול של אזורי פעילות גדולים יצר התפרצויות וזיווגים שפגעו בכדור הארץ והובילו לאחת הסערות המגנטיות החזקות במחזור השמש ה-25. כשהאזורים המרכזיים סובבו מחוץ לשדה הראייה של כדור הארץ ועלו על הצד הרחוק, טכניקת ההליאוסייסמיה המשיכה לעקוב אחרי הגודל, החוזק ומבנה הקוטביות של המורכבים המגנטיים. במקומות שבהם Solar Orbiter סיפקה מגנטוגרמות ישירות של הצד הרחוק, המפות המשוחזרות התאימו היטב לצורות ולדפוסי הקוטביות הנצפים, ותפסו כיצד האזורים התפרקו והתחלשו עם הזמן. השוואות כמותיות מראות שהשיטה משחזרת את החוזק היחסי ואת סימן השדה המגנטי בדיוק טוב, בייחוד בחלקים החזקים של האזורים שנחשבים הקריטיים למזג אוויר חללי.

צעד לקראת ניבוי מזג-אוויר חללי של כל השמש

בעיקרו של דבר, עבודה זו מראה כי ניתוח זהיר של תנודות השמש, בהנחיית כללים פיזיקליים ואימות על ידי חלליות, יכול לשחזר הן את החוזק והן את כיוון המגנטיות בחצי הכדור שאיננו רואים ישירות. על ידי המרת מפות הליאוסייסמיות של הצד הרחוק למגנטוגרמות מובחנות-קוטביות בקצב של שש שעות, שיטה זו יכולה למלא נקודת עיוורון ישנה במעקב אחרי השמש. בשילוב עם מגנטוגרמות המסורתיות של הצד הפונה אלינו, היא מספקת קלט מלא-שמש ריאלי יותר לדגמי הקורונה ורוח השמש, ומשפרת את יכולתנו לצפות מתי וכיצד סערות שמש ישפיעו על כדור הארץ ושאר מערכת השמש.

ציטוט: Hamada, A., Jain, K., Strecker, H. et al. Polarity-resolved far-side magnetograms based on helioseismic measurements. Sci Rep 16, 13110 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42917-x

מילות מפתח: מזג אוויר חללי, מגנטיות השמש, הליאוסייסמולוגיה, אזורי פעילות שמשיים, Solar Orbiter