השמש נראית שקטה, אבל בפנים מתחוללת סערה שמסכנת את העולם הדיגיטלי

ממרחק של כ-150 מיליון קילומטרים השמש נראית כמו כדור אור יציב שמופיע מדי בוקר באותו מקום. היא מעניקה לכדור הארץ אור וחום ומניעה כמעט כל מערכת טבעית שמאפשרת חיים. אבל המכשירים שפיתחו מדענים לאורך מאות שנים חשפו כוכב סוער, משתנה ואלים, שבו פלזמה לוהטת נעה בתוך שדות מגנטיים ומתפרצת לעיתים לחלל במהירויות של מיליוני קילומטרים בשעה.

העין האנושית רואה חלק קטן מאוד מהקרינה שהשמש פולטת. כאשר מצלמים אותה באור נראה, מתקבלת דיסקה בהירה יחסית, ולעיתים מופיעים עליה כתמים כהים. מצלמות שמזהות קרינה על-סגולה, קרני רנטגן ואורכי גל נוספים חושפות שכבות אחרות לגמרי: קשתות עצומות של פלזמה, אזורים שמגיעים למיליוני מעלות, סילוני חלקיקים וחורים בעטרה שמהם יוצאת רוח סולארית מהירה.

התמונות הצבעוניות המוכרות מנאס"א ומסוכנות החלל האירופית מציגות בדרך כלל צבעים שנבחרו בידי החוקרים. הצבעים מתרגמים קרינה שהעין מתקשה לראות ומאפשרים להבדיל בין טמפרטורות, יסודות כימיים וגבהים שונים באטמוספרה של השמש. גוון אחד עשוי להציג פלזמה בטמפרטורה של עשרות אלפי מעלות, וגוון אחר אזורים שמגיעים למיליוני מעלות.

הדרך לתמונות האלה התחילה בתצפיות עתיקות. אסטרונומים בסין ובבבל תיעדו ליקויי חמה וכתמים גדולים שנראו לעיתים דרך עננים או אובך. בתחילת המאה ה-17 הופנה הטלסקופ אל השמש, והחוקרים הקרינו את האור על משטח כדי לעקוב אחרי הכתמים. התנועה שלהם הוכיחה שהשמש מסתובבת סביב צירה ושפניה משתנים ללא הפסקה.

במאה ה-19 נכנסה הספקטרוסקופיה למחקר. פירוק אור השמש לצבעים ולאורכי גל יצר מעין טביעת אצבע כימית. כך גילו חוקרים אילו יסודות נמצאים בשמש, ואף זיהו בה הליום עוד לפני שהיסוד נמצא על פני כדור הארץ. בהמשך התברר שמספר כתמי השמש עולה ויורד במחזור של כ-11 שנים, יחד עם עוצמת הפעילות המגנטית.

החלליות שנכנסו אל תוך האטמוספרה של השמש

הקפיצה הגדולה במחקר הגיעה עם שיגור מצפים לחלל. האטמוספרה של כדור הארץ חוסמת חלק גדול מהקרינה העל-סגולה ומקרני הרנטגן, ולכן טלסקופים שנמצאים מעליה מסוגלים לראות תהליכים שהיו סמויים במשך רוב ההיסטוריה.

מצפה SOHO עוקב אחרי השמש מאז אמצע שנות ה-90 ומספק מידע רציף על העטרה, הרוח הסולארית ופנים הכוכב. מצפה Solar Dynamics Observatory מצלם את השמש מדי כמה שניות בכמה אורכי גל. רצף התמונות מאפשר לעקוב אחרי התפתחות של אזורים פעילים ולראות כיצד שדות מגנטיים נמתחים, מסתבכים ומשחררים אנרגיה.

Solar Orbiter, משימה משותפת של אירופה ונאס"א, מספקת זוויות חדשות על השמש ומתקרבת בהדרגה לאזורי הקטבים. הקטבים חשובים במיוחד להבנת המחזור המגנטי, שבמהלכו השדה של השמש מתהפך וכל קוטב מחליף את סימנו. התהליך קשור לעלייה בפעילות, להופעת כתמים ולהתפרצויות.

Parker Solar Probe הגיעה קרוב יותר מכל כלי אחר. החללית חלפה במרחק של מיליוני קילומטרים בלבד מפני השמש ונכנסה לתוך העטרה, השכבה החיצונית של האטמוספרה שלה. היא נעה במהירות של מאות אלפי קילומטרים בשעה ומודדת במקום את החלקיקים, השדות המגנטיים והרוח הסולארית.

• דולפין ששומע את השם שלו עונה בחזרה: המבחן שקובע אילו חיות באמת קוראות זו לזו בשם
• החיידקים במעי שמנהלים את מצב הרוח: המדע שמאחורי הפסיכוביוטיקה

אחת התעלומות המרכזיות היא החום של העטרה. פני השמש מגיעים לכ-5,500 מעלות, בעוד שהעטרה שמעליהם מגיעה למיליוני מעלות. הפער נראה הפוך מההיגיון היומיומי, משום שהשכבה הרחוקה יותר מהמקור הלוהט מגיעה לטמפרטורה גבוהה בהרבה. ההסבר כנראה קשור לשדות מגנטיים, לגלים ולשחרור מהיר של אנרגיה באירועים קטנים שמתרחשים לאורך זמן.

העניין בשמש חורג מסקרנות מדעית. התפרצויות חזקות מסוגלות לשבש תקשורת רדיו, אותות GPS ופעילות לוויינים. פליטות מסה מהעטרה יכולות לשלוח לכיוון כדור הארץ עננים עצומים של חלקיקים טעונים. כשהם פוגעים בשדה המגנטי של כדור הארץ, הם יוצרים זוהר קוטבי מרהיב ובמקביל עלולים לייצר זרמים חשמליים שפוגעים בתשתיות.

הכלכלה המודרנית תלויה בלוויינים, ניווט, תקשורת, מרכזי נתונים ורשתות חשמל. סערת שמש חזקה עשויה להשבית מערכות, לגרום לסטיות במסלולי לוויינים ולהגדיל חשיפה לקרינה אצל אסטרונאוטים וטיסות שעוברות באזורי הקטבים. לכן, חיזוי פעילות השמש הופך בהדרגה למעין תחזית מזג אוויר עבור החלל.

המצפים החדשים מאפשרים לזהות התפרצויות כמעט בזמן אמת, אך תחזית מוקדמת ומדויקת נשארת משימה מורכבת. החוקרים מבקשים להבין איזה מבנה מגנטי יוצר התפרצות, מתי הוא צפוי להשתחרר ולאיזה כיוון ינוע החומר. ככל שהעולם הופך תלוי יותר בטכנולוגיה, היכולת לראות את השמש לעומק הופכת גם למערכת הגנה על החיים הדיגיטליים בכדור הארץ.