მზე და მისი გავლენა დედამიწაზე

მზე უძველესი დროიდან იწვევდა ადამიანის ინტერესს.
იგი კაცობრიობის მთელი ისტორიის მანძილზე დიდ როლს ასრულებდა ადამიანის ყოფა-ცხოვრებაში და ამიტომაც ბევრ ცივილიზაციაში (მათ შორის ქართულში) არსებობდა მზის კულტი. მზეს უკავშირდება დღე-ღამისა და წელიწადის დროების ცვლილება. თანამედროვე კვლევებმა დაადასტურა, რომ მზე და მასზე მიმდინარე პროცესები მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს დედამიწაზე. მზიდან მომდინარე გამოსხივება მოქმედებს დედამიწაზე არსებულ არაცოცხალ და ცოცხალ ბუნებაზე, მაგალითად, ადამიანის ჯანმრთელობაზე. მზიდან ამოტყორცნილი სხვადასხვა ტიპის ნაკადები (მზის ქარი, კორონალური ამოფრქვევები, ენერგეტიკული ნაწილაკები) გავლენას ახდენს ელექტროხელსაწყოების, რადიო და სანავიგაციო დანადგარებისა და ხელოვნური თანამგზავრების მუშაობაზე. ასევე, მზიდან წამოსული მატერიისა და გამოსხივების ურთიერთქმედება დედამიწის მაგნეტოსფეროსა და ატმოსფეროსთან იწვევს დედამიწაზე კლიმატის ცვლილებას.
მზე არის მზის სისტემის ცენტრში მოთავსებული ვარსკვლავი. ის დედამიწასთან ყველაზე ახლოს მდებარე ვარსკვლავია. დედამიწა მზიდან 150 მილიონი კილომეტრითაა დაშორებული.

ზოგადად, ვარსკვლავი არის მოკაშკაშე ობიექტი, რომელიც შედგება დამუხტული ნაწილაკების გაზისგან - პლაზმისგან. პლაზმას განსაზღვრულ მოცულობას უნარჩუნებს გრავიტავიცია (ის მიზიდულობის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება ვარსკვლავის სხვადასხვა შრეებს შორის). ვარსკვლავი გადის ევოლუციის სხვადასხვა ეტაპს. იგი შეიძლება დაიბადოს გიგანტური მოლეკუ­ლური ღრუბლის (მტვრისა და გაზის ღრუბლის) გრავიტაციული კოლაფსის შემდეგ. ღრუბლის ნაწილებს შორის მიზიდულობის გამო შედარებით ერთგვაროვანი ღრუბელი იშლება მცირე ზომის შემკვრივებულ ობიექტებად - პროტოვარსკვლავებად. სხვადასხვა მასის პროტოვარსკვლავები წარმოქმნიან განსხვავებული ტიპის ვარსკვლავურ ობიექტებს. პროტოვარსკვლავები, რომელთა მასა უფრო მცირეა, ვიდრე მზის მასის რვა პროცენტი, საკმარისად ვერ იკუმშება და, შესაბამისად, ვერ იქმნება დიდი ტემპერატურა თერმობირთვული რეაქციისთვის. ასეთ ობიექტებს ყავისფერ ჯუჯებს უწოდებენ. ყავისფერი ჯუჯების სიკაშკაშე შედარებით მცირეა და ისინი ნელა კვდება. თუ პროტოვარსკვლავის მასა მზის მასის ტოლია ან მეტია, გრავიტაციული ძალა საკმარისია იმისთვის, რომ მატერიის შეკუმშვისას წარმოიქმნას საკმარისად ცხელი გული. ვარსკვლავის შიგნით არსებული მაღალი ტემპერატურის პირობებში მიმდინარეობს თერმობირთვული რეაქციები, რომლის შედეგად წარმოქმნილი წნევის ძალა აბალანსებს ვარსკვლავის შრეებს შორის არსებულ მიზიდულობის ძალას და მყარდება ე.წ ჰიდროსტატიკური წონასწორობა. ამის შემდეგ ვარსკვლავი იკავებს ადგილს ვარსკვლავების კლასიფიკაციის ე.წ. მთავარ მიმდევრობაში. მზის ტიპის ანუ საშუალო ზომის ვარსკვლავური ობიექტები მთავარ მიმდევრობაში რჩება დაახლოებით ათი მილიარდი წლის განმვალობაში. ითვლება, რომ დღეს მზე თავისი ევოლუციის შუა ფაზაშია. დროთა განმავლობაში ვარსკვლავის ცენტრში თერმობირთვული

რეაქციისთვის საჭირო საწვავი ილევა და რეაქციებიც წყდება. როდესაც გრავიტაციული
 ძალა გადააჭარბებს ვარსკვლავური გაზის წნევის ძალას, იწყება ვარსკვლავის შეკუმშვა და პროცესი სრულდება მისი სხვადასხვა ტიპის ობიექტად ჩამოყალიბებით (წითელი ჯუჯა, წითელი გიგანტი, თეთრი ჯუჯა, ნეიტრონული ვარსკვლავი, შავი ხვრელი). ის, თუ რა ტიპის ობიექტად იქცევა ვარსკვლავი, დამოკიდებულია მის საწყის მასასა და ზომაზე.
მზის რადიუსი საშუალოდ 700 000 კილომეტრია, რაც დაახლოებით 110-ჯერ აღემატება დედამიწის რადიუსს, ხოლო მზის მასა 330 000-ჯერ მეტია დედამიწის მასაზე. მზის შიდა სტრუქტურა შედგება მზის ცხელი გულისგან, სადაც ტემპერატურა დაახლოებით 15 მილიონი გრადუსია და მიმდინარეობს თერმობირთვული რეაქცია, რადიაციული ზონისგან, რომელშიც ვრცელდება თერმობირთვული რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი გამოსხივება და კონვექციური ზონისგან. კონვექციურ ზონაში მზის გულში წარმოქმნილი ენერგია გადადის კონვექციური ნაკადების მეშვეობით. კონვექციური და რადიაციული ზონების საზღვარზე, ურთიერთქმედების ფენაში, ხდება მზის მაგნიტური ველის ფორმირება.
მზის ხილულ ზედაპირს ფოტოსფერო ეწოდება. ფოტოსფეროს ზედა ფენას წარმოადგენს არარეგულარული ფენა - ქრომოსფერო, რომელშიც ტემპერატურა 6 ათასიდან 20 ათას გრადუსამდე იზრდება. ქრომოსფეროში წარმოქმნილი წყალბადის გამოსხივება მზეს წითელ შეფერილობას აძლევს. მზის გარეთა ატმოსფეროს წარმოადგენს კორონა. მას ქრომოსფეროსგან გამოყოფს თხელი, არარეგულარული გარდამავალი ზონა. კორონა მზის დაბნელებისას გამოიყურება როგორც კაშკაშა, თეთრი გვირგვინი. მისი ტემპერატურა მილიონ გრადუსს აღემატება.
მზეს ახასიათებს აქტივობის 11-წლიანი ციკლი. აქტივობის პერიოდში ფოტოსფეროს ზედაპირზე წარმოიქმნება მზის ლაქები. პერიოდს, როდესაც მზის ლაქების წარმოქმნა ყველაზე ინტენსიურია, მზის მაქსიმუმი ეწოდება, ხოლო მზის ლაქების წარმოქმნის მინიმალური ინტენსივობის შესაბამის პერიოდს - მზის მინიმუმი. მზის ლაქაში შეიძლება გამოიყოს ორი უბანი - უმბრა და პრეუმბრა. უმბრა არის მუქი ადგილი, სადაც მაგნიტური ველი მზის ზედაპირის მართობულია (ამ ადგილას მაგნიტური ველი ამოდის მზიდან ან ჩადის მასში). პრეუმბრა ნაკლებად მუქი ადგილია, სადაც მაგნიტური ველი დახრილია მზის ზედაპირის მიმართ. თუ მზის აქტივობის ციკლი 11 წელია, მზის ლაქების ციკლი 22-წლიანია, რადგან ყოველ 11 წელიწადში მაგნიტური ველი იცვლის მიმართულებას. ანუ, მზის მაქსიმუმისას, მოცემული წერტილიდან მაქსიმალური სიძლიერის მაგნიტური ველი ამოდის მზის ზედაპირიდან, 11 წლის განმავლობაში ველი სუსტდება და ნულდება, შემდეგ წარმოიქმნება და ძლიერდება საპირისპირო მიმართულების ველი და ამ 11-წლიანი ციკლის ბოლოს, იგივე ადგილას, მაქსიმალური სიძლიერის ველი ჩადის მზეში. მომდევნო 11 წლის განმავლობაში ციკლი მეორდება და მეორე 11-წლიანი ციკლის ბოლოს მაქსიმალური სიძლიერის ველი კვლავ ამოდის მზიდან.

მზის კორონაში მიმდინარე პროცესები გავლენას ახდენს მზიდან მომდინარე ნაკადების (მზის ქარი, კორონალური ამოფრქვევები, ენერგეტიკული ნაწილაკები) დინამიკაზე.
მზის ქარი წარმოიქმნება მზის ცხელ კორონაში. ზოგადად, ვარსკვლავის ქარი ვარსკვლავური მატერიის უწყვეტი ნაკადია, რომელიც მოედინება მისი ზედაპირიდან. ვარსკვლავური ქარის სიჩქარე, როგორც წესი, აღემატება ბგერის სიჩქარეს. ბგერის სიჩქარეზე ნაკლები სიჩქარით მოძრავ ნაკადს ეწოდება ვარსკვლავური ბრიზი. მზის ქარი არ არის ერთგვაროვანი, ის შედგება 800 კილომეტრი წამში სიჩქარით მოძრავი სწრაფი ქარისა და ნელი ქარისგან, რომლის სიჩქარეა დაახლოებით 400 კილომეტრი წამში.
მზის აქტივობისას შესაძლებელია მზის სისტემაში ყველაზე ენერგეტიკული მოვლენის - კორონალური მასის ამოფრქვევის დაკვირვება, რომლის დროსაც ხდება მზის ზედაპირული მატერიის დიდი რაოდენობით (ათობით მილიარდი ტონის) ამოტყორცნა მცირე დროში. ამოფრქვეული მასა მოძრაობს რამდენიმე ასეული კილომეტრი წამში სიჩქარით. კორონალური ამოფრქვევების წარმოქმნის ზოგადი მექანიზმი ჯერ არ არის შესწავლილი. ამ მოვლენას უკავშირებენ თერმული ან მაგნიტური ენერგიის სწრაფ გამოთავისუფლებას. იმ კორონალური ამოფრქვევების ნაწილს, რომლებიც აღწევს დედამიწის მაგნეტოსფერომდე, უწოდებენ მაგნიტურ ღრუბლებს. მაგნიტური ღრუბლის სიჩქარე დაახლოებით მზის ქარის სიჩქარეს უტოლდება, ხოლო დედამიწის მაგნეტოსფეროსთან მისი რადიუსი დაახლოებით 40-ჯერ აღემატება მზის რადიუსს.
მზის აქტივობისას მიმდინარე ამოფრქვევებს და აფეთქებებს თან სდევს მზის ენერგეტიკული ნაწილაკების (სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით მოძრავი ელექტრონებისა და პროტონების) წარმოშობა მზის ზედაპირზე.
მზის ქარში მოძრავ ენერგეტიკულ ნაწილაკებს შეუძლია დააზიანოს ხელოვნური თანამგზავრები და საფრთხე შეუქმნას ასტრონავტების ჯანმრთელობას. ამ დამუხტულ ნაწილაკებს საკმარისი ენერგია აქვთ თანამგზავრის ან კოსმოსური ხომალდის შიგნით შესაღწევად. თანამგზავრის დამცავ შრეში (კედლებში) მოძრაობისას ენერგეტიკული დამუხტული ნაწილაკები წარმოქმნის ძლიერ ელექტრულ ველს, რომელიც, თავის მხრივ, იწვევს ელექტრულ განმუხტვას, რომლის დროსაც ზიანდება თანამგზავრზე დამონტაჟებული ხელსაწყოები. ენერგეტიკულმა ნაწილაკებმა შეიძლება ასევე გამოიწვიოს ხელსაწყოების მხოლოდ ერთჯერადი გაუმართაობა. ენერგეტიკული ნაწილაკების ყველაზე ძლიერ ნაკადს მზის ქარში აკვირდებოდნენ 1972 წლის აგვისტოში. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ამ დროს კოსმოსში ასტრონავტები რომ ყოფილიყვნენ, ისინი 10 საათის განმავლობაში მიიღებდნენ დასხივების სასიკვდილო დოზას.

ერთი შეხედვით ბუნებრივია ვივარაუდოთ, რომ მზიდან წამოსულ გამოსხივებას და ვარსკვლავური მასის ნაკადებს (მზის ქარი, კორონალური ამოფრქვევები, ენერგეტიკული ნაწილაკები) შეეძლოთ ძალზე უარყოფითად ემოქმედათ დედამიწის კლიმატზე, ჩვენს პლანეტაზე არსებულ ცოცხალ და არაცოცხალ ბუნებასა და ჩვენს ყოფაზე. მაგალითად, მზიდან წამოსულ ულტრაიისფერ გამოსხივებას შეუძლია დააზიანოს ადამიანის ჯანმრთელობა, დაასუსტოს იმუნური სისტემა, გამოიწვიოს გენეტიკური ცვლილებები ცოცხალ ორგანიზმებში, გახდეს თვალისა და კანის დაავადებების (მაგ. კიბოს) მიზეზი. ულტრაიისფერმა გამოსხივებამ შეიძლება შეაფერხოს მცენარეების ზრდა. საბედნიეროდ, დედამიწას გარს აკრავს დამცავი შრე - ატმოსფერო, რომელიც ხელს უწყობს დედამიწაზე სიცოცხლისთვის საჭირო პირობების შენარჩუნებას. დედამიწის ატმოსფერო შედგება ტროპოსფეროსგან (დედამიწის ზედაპირიდან 17-კილომეტრიანი ფენა) და მომდევნო შრეებისგან - სტრატოსფეროსგან (ეს ფენა მთავრდება დედამიწის ზედაპირიდან 50 კილომეტრზე), მეზოსფეროსგან (მისი ზედა საზღვარი დედამიწის ზედაპირიდან 80 კილომეტრზე მდებარეობს), თერმოსფეროსგან, იგივე იონოსფეროსგან, რომლის ზედა საზღვრის მდებარეობა დედამიწის ზედაპირიდან 300-დან 800 კილომეტრამდე მერყეობს. თერმოსფეროს გაგრძელებაა ეგზოსფერო, რომელიც დედამიწის ზედაპირიდან 1000 კილომეტრზე მთავრდება. თითოეულ შრეს ახასიათებს ერთმანეთისგან განსხვავებული სიმკვრივე და ტემპერატურა.
ატმოსფერო ხელს უშლის მზიდან წამოსული, ცოცხალი ორგანიზმებისთვის საზიანო გამოსხივების გავრცელებას. დედამიწაზე ულტრაიისფერი გამოსხივების წილის შემცირება დამოკიდებულია ღრუბლიანობასა და ოზონის რაოდენობაზე ატმოსფეროში. ოზონის რაოდენობის მცირე ცვლილებამ შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი ცვლილებები ულტრაიისფერი გამოსხივების დედამიწის ატმოსფეროში გავრცელების პროცესში.
იონოსფერო ყველაზე აქტიურად ურთიერთქმედებს მზიდან წამოსულ გამოსხივებასთან და სხვადასხვა ტიპის ნაკადებთან. მზის აქტივობისას, მზიდან წამოსული ენერგეტიკული ნაკადების ურთიერთქმედება იონოსფეროსთან იწვევს მისი პარამეტრების ცვლილებას, რაც, თავის მხრივ, გავლენას ახდენს როგორც რადიო, სანავიგაციო და ელექტროხელსაწყოების გამართულ მუშაობაზე, ისე დედამიწის კლიმატსა და, შესაბამისად, დედამიწის ცოცხალ და არაცოცხალ ბუნებაზე.
ზოგიერთი რადიო და სანავიგაციო სისტემების მუშაობის პრინციპი დამყარებულია იონოსფეროს მიერ დედამიწიდან გაგზავნილი სიგნალების (ელექტრომაგნიტური ტალღების) არეკვლაზე. ეს პრინციპი საშუალებას იძლევა სიგნალის გადაცემა განხორციელდეს დიდ მანძილებზე. მაგნიტური ქარიშხლი, რომელიც ასოცირდება მზის ქარში კორონალური მასის ამოფრქვევების მოძრაობასთან, იწვევს იონოსფეროს პარამეტრების ცვლილებას და ხელს უშლის მოცემული სიხშირის ტალღების არეკვლას იონოსფეროს მიერ. ეს კი, თავის მხრივ, აფერხებს სანავიგაციო და რადიოხელსაწყოების მუშაობას. ისეთი სანავიგაციო სისტემა, როგორიც არის GPS (Global Position System), გზავნის სიგნალს ხელოვნურ თანამგზავრთან და შემდეგ იქიდან იღებს მონაცემებს, ხოლო იონოსფეროში გამოწვეული ცვლილებები აფერხებს კოსმოსში განთავსებულ თანამგზავრთან კავშირს. მაგნიტური ქარიშხლის დროს დედამიწის ატმოსფეროში შემოღწეული დამუხტული ნაწილაკები იწვევს ატმოსფეროს იონიზაციის ხარისხის ცვლილებას, რაც აფერხებს დედამიწაზე ელექტრული ხელსაწყოების მუშაობას.
მზიდან წამოსული ენერგეტიკული ნაკადებისა და დედამიწის ატმოსფეროს ურთიერთქმედების თვალსაჩინო და სანახაობრივად ლამაზი მაგალითია ე.წ. ჩრდილოეთის ციალი. მზიდან წამოსული ენერგეტიკული ნაწილაკები ჩაჭერილნი არიან დედამიწის მაგნიტური ველის მიერ და ისინი ვეღარ აღწევს დედამიწის ატმოსფეროში. ამ ნაწილაკების ერთობლიობა დედამიწის გარშემო ქმნის ე.წ. ვან ალლენის სარტყელს. მზის აქტივობისას, კორონალური მასის ამოფრქვევების მოძრაობასთან ასოცირებული მაგნიტური ქარიშხალი იწვევს დედამიწის მაგნიტური ველის სტრუქტურის ცვლილებას. ამის გამო ვან ალლენის სარტყელიდან დამუხტული ენერგეტიკული ნაწილაკები ახერხებენ დედამიწის ატმოსფეროში შემოღწევას. ამ დამუხტული ნაწილაკების იონოსფეროსთან ურთიერთქმედება იწვევს ნათებას, რომელიც ცნობილია ჩრდილოეთის ციალის სახელით. ჩრდილოეთის ციალის ფერი დამოკიდებულია მოცემული ატმოსფერული გაზის სახეობასა და პარამეტრებზე.
როგორც ვხედავთ, მზე გავლენას ახდენს დედამიწის კლიმატზე, ცოცხალ და არაცოცხალ ბუნებაზე, მზის აქტივობამ შეიძლება დააზიანოს ელექტროტექნიკა და თანამგზავრები. ელექტროტექნიკის ხარისხის გაუმჯობესება კი, თავის მხრივ, დაკავშირებულია ხარჯების ზრდასთან. იმისთვის, რომ დაცული იყოს ადამიანების ჯანმრთელობა და სიცოცხლე, შენარჩუნებული იყოს დედამიწაზე სიცოცხლისთვის ხელსაყრელი პირობები და დაიზოგოს ფინანსები, საჭიროა მზეზე მიმდინარე მოვლენებისა და ამინდის პროგნოზირების ეფექტურობის გაუმჯობესება. ამისთვის კი აქტიურად უნდა გაგრძელდეს მზისა და მასზე მიმდინარე პროცესების შესწავლა. დღეს მთელ მსოფლიოში რამდენიმე სამეცნიერო ცენტრი მუშაობს მზეზე დაკვირვების ხარისხის გაუმჯობესებაზე, ხორციელდება მზეზე მიმდინარე პროცესების კომპიუტერული (რიცხვითი) მოდელირება და ანალიტიკური მოდელების დამუშავება.
გამოყენებული ლიტერატურა და რესურსები:
- The Sun and Space Weather, Arnold Hanslmeier, 2001
- www.wikipedia.org
- www.nasa.gov
- www.schools.utah.gov
- www.apod.nasa.gov
გიორგი დალაქიშვილი