Influence of local and global solar magnetic fields on medium-term forecasting of the number and parameters of coronal mass ejections

सूर्य का तूफानी मौसम पूर्वानुमान

कल्पना कीजिए कि सूर्य केवल आग का एक चमकता हुआ गोला नहीं है, बल्कि एक अराजक, चुंबकीय मौसम केंद्र है जो कभी सोता नहीं है। जिस तरह पृथ्वी पर तूफान, चक्रवात और बारिश होती है, सूर्य के अपने जंगली वायुमंडलीय आयोजन होते हैं। इनमें सबसे नाटकीय घटनाओं को कोरोनल मास इजेक्शन (CME) कहा जाता है। एक CME को सौर प्लाज्मा और चुंबकीय क्षेत्रों के एक विशाल, अदृश्य सुनामी के रूप में समझें जो अंतरिक्ष में फेंका जाता है। जब ये सौर सुनामी पृथ्वी से टकराती हैं, तो वे हमारे उपग्रहों के साथ गड़बड़ी कर सकती हैं, जीपीएस (GPS) को बाधित कर सकती हैं, और यहाँ तक कि आकाश में सुंदर अरोरा (उत्तरी रोशनी) को नाचने के लिए भी प्रेरित कर सकती हैं। क्योंकि ये अंतरिक्ष तूफान बिजली ग्रिड को ठप कर सकते हैं और संचार को अस्त-व्यस्त कर सकते, इसलिए वैज्ञानिक यह अनुमान लगाने के लिए उत्सुक रहते हैं कि वे कब होंगे।

लंबे समय से, शोधकर्ता सूर्य के "मूड स्विंग्स" (मनोदशा के बदलाव) को समझने की कोशिश कर रहे हैं। वे जानते हैं कि सूर्य लगभग 11 वर्षों के गतिविधि चक्रों से गुजरता है, जो कभी शांत और कभी अधिक उग्र हो जाते हैं। लेकिन यह अनुमान लगाना कि वास्तव में कब एक बड़ा तूफान आएगा, या कितने तूफान आएंगे, कंप्यूटर मॉडल के बिना एक महीने पहले मौसम का अनुमान लगाने जैसा रहा है। बड़ा सवाल हमेशा से यही था: इन विस्फोटों को क्या नियंत्रित करता है? क्या यह सनस्पॉट्स (सूर्य के धब्बे - सतह पर गहरे, चुंबकीय पैच) हैं, या यह कुछ बड़ा है, जैसे सूर्य का संपूर्ण वैश्विक चुंबकीय क्षेत्र जो एक विशाल, बदलते हुए रीढ़ की हड्डी की तरह कार्य करता है? इस अंतर को समझना केवल तूफान को देखने से लेकर वास्तव में उसका पूर्वानुमान लगाने की ओर बढ़ने की कुंजी है।

शोध की बड़ी खोज: तूफानों का वर्गीकरण

इस अध्ययन में, मॉस्को के स्टर्नबर्ग खगोलीय संस्थान की इरिना ए. बिलेंको ने सौर चक्र 23, 24 और 25 पर एक नए दृष्टिकोण से विचार करने का निर्णय लिया। सभी सौर विस्फोटों को एक बड़े बिखरे हुए ढेर के रूप में देखने के बजाय, उन्होंने महसूस किया कि सभी CME एक समान नहीं होते हैं। यह एक मंद हवा और श्रेणी 5 के तूफान के बीच अंतर करने जैसा है। शोध पत्र बताता है कि मजबूत CME (बड़े, तेज़, ऊर्जावान वाले) और कमजोर CME (छोटे, धीमे वाले) वास्तव में दो पूरी तरह से अलग नियमपुस्तिकाओं का पालन करते हैं।

"मजबूत" तूफान: सनस्पॉट्स का अनुसरण करते हुए
शोध पत्र दिखाता है कि बड़े, शक्तिशाली CME सौर मंडल के "आज्ञाकारी छात्र" हैं। वे सनस्पॉट्स की लय का पूरी तरह से पालन करते हैं। जब सूर्य अपनी चरम गतिविधि (सौर अधिकतम) पर होता है, तो ये मजबूत विस्फोट अधिक बार होते हैं, और जब सूर्य शांत होता है, तो वे धीमे हो जाते हैं। उनकी गति, आकार और ऊर्जा एक चक्र से दूसरे चक्र में काफी सुसंगत रहती है। यदि आप जानते हैं कि सनस्पॉट्स कितने सक्रिय हैं, तो आप काफी विश्वसनीय रूप से अनुमान लगा सकते हैं कि कितने बड़े तूफान आने वाले हैं।

"कमजोर" तूफान: अनिश्चित तत्व (Wildcards)
दूसरी ओर, कमजोर CME विद्रोही हैं। उन्हें सनस्पॉट चक्र की अधिक परवाह नहीं है। वास्तव में, चक्र 24 के दौरान, इन कमजोर विस्फोटों की संख्या वास्तव में बढ़ गई, भले ही समग्र सौर गतिविधि कम थी। शोध पत्र सुझाव देता है कि ऐसा इसलिए होता है क्योंकि सूर्य के वैश्विक चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन होता है—वह बड़ी, अदृश्य संरचना जो पूरे तारे को थामे रखती है। जब यह वैश्विक क्षेत्र कमजोर होता है, तो ऐसा लगता है कि यह अधिक छोटे, कमजोर विस्फोटों को बाहर निकलने का मौका देता है।

क्रिस्टल बॉल: चक्र 26 और 27 का पूर्वानुमान
इस नई समझ का उपयोग करते हुए, लेखिका ने भविष्य के लिए एक पूर्वानुमान तैयार किया। यहाँ पूर्वानुमान कैसे काम करता है:

1. चुंबकीय मानचित्र को पढ़ना: लेखिका ने सूर्य के वैश्विक चुंबकीय क्षेत्र को देखा, विशेष रूपकर यह कि इसके "ध्रुव" कैसे बदलते हैं (जैसे दिशा सूचक सुई का घूमना)। इन चुंबकीय क्षेत्रों के प्रवाह का विश्लेषण करके, उन्होंने गणना की कि अगले सौर चक्र कब शुरू और समाप्त होंगे।

   • उनका अनुमान है कि चक्र 26 लगभग CR 2375±5 (सौर घूर्णन की एक विशिष्ट गणना) के आसपास शुरू होगा।
   • चक्र 27 लगभग CR 2526±5 के आसपास शुरू होगा।
   • इसका अर्थ है कि चक्र 26 लगभग 151 CRs (या लगभग 11.2838 वर्ष) तक चलेगा।

2. "चक्र 20" की तकनीक: चक्र 26 कितना सक्रिय होगा, इसका अनुमान लगाने के लिए, लेखिका ने माना कि यह चक्र 20 (एक पिछला चक्र) के समान होगा। चक्र 20 की "व्यक्तित्व" की नकल करके, उन्होंने चक्र 26 में सनस्पॉट्स की संख्या के लिए एक पूर्वानुमान बनाया।

3. अंतिम पूर्वानुमान:

   • मजबूत CME: चूंकि ये सनस्पॉट्स का अनुसरण करते हैं, इसलिए लेखिका ने चक्र 25 और 26 के लिए बड़े, तेज़ CME के पूर्वानुमान के लिए अनुमानित सनस्पॉट संख्याओं का उपयोग किया।
   • कमजोर CME: चूंकि ये सनस्पॉट्स का पालन नहीं करते हैं, इसलिए उन्होंने एक अलग तकनीक का उपयोग किया। उन्होंने चक्र 23 में कमजोर-से-मजबूत CME के अनुपात को देखा और भविष्य के चक्रों के लिए उसी अनुपात को लागू किया।

क्या पूर्वानुमान सफल रहा?
शोध पत्र ने चक्र 25 के लिए किए गए पूर्वानुमानों की तुलना वास्तविक घटनाओं से करके अपना होमवर्क चेक किया। परिणाम "अच्छे तालमेल" में थे। दोनों प्रकार के विस्फोटों के लिए अनुमानित संख्याएँ देखी गई वास्तविक डेटा के साथ काफी अच्छी तरह मेल खाती हैं।

मुख्य निष्कर्ष
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि सौर तूफानों का सटीक पूर्वानुमान लगाने के लिए, हम केवल एक चीज़ को नहीं देख सकते। हमें दो-भाग वाली रणनीति की आवश्यकता है:

• बड़े, खतरनाक तूफानों की भविष्यवाणी करने के लिए सनस्पॉट डेटा का उपयोग करें।
• यह समझने के लिए कि पृष्ठभूमि की स्थितियाँ किन छोटी, कमजोर तूफानों को निकलने दे सकती हैं, वैश्विक चुंबकीय क्षेत्र डेटा का उपयोग करें।

"मजबूत" को "कमजोर" से अलग करके, शोध पत्र सुझाव देता है कि हम अंततः सूर्य के लिए एक मध्यम-अवधि का मौसम पूर्वानुमान प्राप्त कर सकते हैं जो पहले की तुलना में बहुत अधिक विश्वसनीय है। यह जानने की दिशा में एक कदम है कि कब सौर सुनामी की उम्मीद करनी है और कब सौर हवा मंद होगी।