האם קיים הוריקן בשמש?

האם יכול להיווצר הוריקן בשמש ואיך?

השערות:

כן, באזורים של כתמי השמש בגלל הבדלי הטמפ', שזה אחד התנאים להיווצרות הוריקן.
כן, השמש עשויה משכבות חומר במצב גזי בצפיפויות שונות, מה שיכול לגרום להתפתחות עננים ותנועה סיבובית וכך להוריקן.
לא, יש בשמש התפרצויות כלפי חוץ שיכולות למנוע קיום של תנועה סיבובית בגלל תנועה חזקה יותר לכיוון מנוגד.
לא, אולי סופות ההוריקן הן "פריווילגיה" של כוכבי לכת, כי ייתכן שרק התנאים בהם מאפשרים זאת לעומת הבערה בשמש.

השמש:
השמש היא המאפיין הכי בולט של מערכת השמש, גילה הוא 4.5 מיליארד שנה והיא מהווה 98% מהמסה הכוללת במערכת השמש. השכבה החיצונית של השמש נקראת פוטוספרה והטמפ' שלה היא °C6000. שכבה זו היא בעלת מופעים מגוונים כתוצאה מהתפרצויות המגוונות שנראות על פני השטח של השמש.
האנרגיה הסולרית נוצרת עמוק בתוך ליבת השמש, שהטמפ' בה מגיעה ל 15,000,000° Cוהלחץ בה גדול פי 340 ביליון מלחץ האוויר בכדה"א. הלחץ והטמפ' הגבוהים מביאים לתגובות גרעיניות בליבה, שגורמות לפרוטונים של אטומי מימן להנתך יחד לגרעיני הליום וחלקיקי אלפא.

היווצרות הוריקן בכדור הארץ:
התנאי העיקרי והראשוני לכך הוא חימום לא אחיד של כדה"א ע"י השמש, מה שיוצר הבדלי טמפרטורות בים וביבשה ומהווה את הגורם הראשוני לכל תופעות מזג האוויר.

הבדלי הטמפ' גורמים להיווצרות גושי אוויר בצפיפויות שונות. הגושים בעלי הצפיפות הגבוהה יותר נקראים רמות ברומטריות, ואילו הגושים בעלי הצפיפות הנמוכה נקראים שקעים ברומטרים. לאחר שנוצרו הבדלי צפיפות אלו מתחיל מעבר של חלקיקים מהרמות הברומטריות לשקעים הברומטרים וכך נוצרת הרוח.
סיבוב כדה"א סביב צירו תורם להיווצרות התנועה הסיבובית- הרוח שנושבת באזור השקע הברומטרי נושבת נגד כיוון השעון (בחצי הכדור הצפוני), מבחוץ פנימה, ומסביב לשקע ובזמן זה האוויר עולה למעלה עד שהוא מתקרב למרכז השקע הברומטרי. במצב זה האוויר שעלה למעלה מתקרר, והלחות באזור מביאה יחד איתו להיווצרות ענני גשם. (במצב שהרוח נושבת באזור הרמה הברומטרית האוויר נע כלפי חוץ, עם כיוון השעון ושוקע למטה, מה שגורם לו להתחמם ולהתייבש ולכן לא מתפתחים ענני גשם חזקים וסופות).
עננים אלו יוצרים סופות, וכדי להגיע למימדים של סופות הוריקן מתעבים אדי מים מעל
לאוקיינוס, והסופה שואבת מהים לחות רבה שמתעבה לעננים. כשהאדים מתעבים משתחרר חום רב, ומכאן בעצם מקבלת הסופה את האנרגיה שלה. אזור "העין" בסופה נחשב לאזור שקט , ומהירות ההוריקן נמוכה יחסית ומגיעה עד 80 קמ"ש במקרים נדירים, אמנם קוטרו גדול במיוחד ויכול להגיע ל-600 ק"מ.

לסיכום, התנאים להיווצרות הוריקן:

הבדלי טמפ' –> גושי אוויר בצפיפויות שונות
סיבוב הגוף סביב צירו –> תנועה ספירלית
לחות רבה- אדים בכמויות גדולות –> חום – אנרגיה.

תכנון בדיקת השערות:

כדי לאושש או להפריך את ההשערה הראשונה שהוריקן יכול להיווצר באזור כתמי השמש צריך לבדוק האם בנוסף לתנאי הראשון, הבדלי טמפ', קיימים שאר התנאים באזורים אלו: האם השמש נעה סביב צירה, האם יש מקור לאדים או לגז וחום, האם הבדלי טמפ' אלו אכן יוצרים אזורי צפיפויות שונות בסביבת כתמי השמש או האם הרכב החומרים באזור זה כבר נמצא בצפיפויות שונות.

כדי לאושש או להפריך את ההשערה השנייה צריך לבדוק אם שכבות הגזים בצפיפויות השונות שבשמש נמצאות בקרבה אחת לשנייה, האם השמש נעה סביב צירה והאם הרוחות שנוצרות יכולות למשוך חלקיקים משכבות בעלות צפיפות מספיק נמוכה.

כדי לאושש או להפריך את ההשערה השלישית צריך לבדוק אם ההתפרצויות בשמש קורות לעיתים קרובות מספיק כדי לבטל תנועות גדולות אחרות, האם הן קורות רק באזורים מסוימים או בשטח כל השמש, והאם העוצמה שלהן מספיק חזקה.

כדי לאושש או להפריך את ההשערה הרביעית צריך לבדוק האם התנאים להיווצרות הוריקן תלויים בעובדה שהמיקום הוא פלנטה, כלומר האם ההבדלים בין פלנטה לכוכב מהווים תפקיד חשוב או האם תנאים אלו יכולים להתקיים ישירות או בעקיפין גם בשמש.

בדיקת השערות:

מבדיקה באינטרנט- השמש אכן נעה סביב צירה, כך שיש פוטנציאל להיווצרות תנועה ספירלית כלשהי על פניה, יש מקור לאנרגיית חום וחלקיקים- מצב הצבירה של השמש הוא גזי וככל שעולים בשכבות הן מדוללות יותר, בנוסף בליבת השמש מופקת אנרגיית חום רבה שעולה לפני השטח של השמש ומחממת אותם. בנוגע לאזורי כתמי השמש- למרות שהטמפ' בהם נמוכה יחסית לשאר חלקי השמש, עדין מגיעה לשם אנרגיית חום עצומה. הבדלי הטמפ' ביניהם לבין סביבתם הם לא גורם להיווצרות אזורים בצפיפויות שונות, אלא הם התוצאה של חוסר איזון שקיים בתחילת היווצרות כתם השמש בגלל שילוב של לחץ גזי עם לחץ מגנטי חזק, ומצב זה מתאזן ע"י כך שלחץ השדה המגנטי מותיר את לחץ החלקיקים הגזי באיזור נמוך מפני השטח של הכתם, כך שהטמפ', שהיא חלק בלתי נפרד מהלחץ הגזי, לא מגיעה לפני השטח של כתם השמש. אמנם, קיימת תנועת חלקיקים מסיבית בכתם השמש עצמו- יש סערות מגנטיות חזקות המשלבות בהן גם חלקיקי גז, ולעיתים אף ניתק קו שדה המגנטי מהשמש ו"נזרק" בתור התפרצות שמש, בנוסף יכולות להיווצר גם באזורים אלו רוחות שמש בגלל זריקת המסה מהקורונה שגורמות התפרצויות השמש. רוחות אלו אכן מושפעות מסיבוב השמש סביב צירה ועשויות לנוע בצורה ספירלית. למרות זאת, כתמי השמש מהווים רק "אמצעי עזר" להיווצרות רוחות וסופות בגלל התנאים המיוחדים בהם, אך תופעות כאלו מתרחשות גם באזורים אחרים בשמש.

בבדיקת השערה זו ניתן להתבסס על אותם נתונים כמו בהשערה הראשונה- רוחות שמש יכולות להיווצר גם במקומות אחרים על פני השמש, באזורים שיש בהם קווי שדות מגנטיים. מצד שני, לא ברור אם העובדה שהשמש מורכבת משכבות מעטפת כדוריות של גז בצפיפויות שונות תורמת להיווצרות רוחות אלו, אך העובדה שהשכבות העליונות מדוללות יותר תורמת להתעצמות הרוחות ולהנתקותן מהשמש אל החלל הבין-כוכבי. בנוסף, גם אם מתאפשר מעבר חלקיקים כלשהו בין שכבה אחת לשניה אז תנועה זו לא בהכרח תהיה מספיק חזקה כדי להיקרא רוח.

מבדיקה על התפרצויות שמש באינטרנט- התפרצויות השמש הן הינתקות קו של שדה מגנטי מהשמש, הנמתח באופן לא סדיר כתוצאה מסיבוב השמש סביב צירה ומהרכבה הגזי. בנוסף התפרצויות אלו תלויות בכתמי השמש שמהווים אזורים של שדה מגנטי חזק, וכך הן גם תלויות במאפייניהם וב"אופן חייהם"- כפי שניתן לראות בתמונה זו שבה נראים כתמי השמש באזורים השחורים הגדולים, הם לא מכסים את רוב השמש ואפילו לא חלק יחסית גדול בה. בנוסף רק בתדירות של 11 שנים כתמי השמש נמצאים בשיא הפעילות ומספרם גדול יותר, ומכאן שכתמי השמש לא יכולים לחסות שטחים משמעותיים בשמש ולכן גם ההתפרצויות לא יכולות להשתרע על שטחים דומיננטיים. אפשר להראות את יחסי גודל אלו בצורה נוספת- בעוד שקבוצת כתמי השמש הגדולה ביותר יכולה להכיל 10 כדורי ארץ, בשטח הפוטוספרה יכולים להיכנס מיליונים של כדורי ארץ.

כפי שהועלה בבדיקת ההשערות הקודמות, קיימות בשמש צורות שונות של התנאים הדרושים להיווצרות הוריקן, אך לרוב בעקיפין, כלומר השמש היא "מצע" טוב להתפתחות רוחות וסערות אולם האופי שלהן יהיה שונה מסופות ההוריקן בכדה"א ובדומיו. בנוסף הבדל נוסף הוא העובדה שבכדה"א הטמפ' משחקת תפקיד עיקרי בתופעות מזג האוויר ובהיווצרות הוריקן, בעוד שבשמש לחצי השדות המגנטיים הם הגורם העיקרי לסערות.
מסקנות:

מסקנות

לפי בדיקת השערות אלו, לא ניתן להגיע למסקנה חד-משמעית בנוגע להיווצרות ההוריקן בשמש.
-השערה מס' 1מעלה אפשרות סבירה מאוד להתפתחות סערות ספירליות והוריקן בשמש, מפני שפחות או יותר קיימים התנאים לכך גם באזורי כתמי השמש, ויש קשר הדוק בין השדות המגנטיים בהם להיווצרות הסערות, אולם לא בטוח שכתמי שמש הם תנאי הכרחי לכך או שיכולים להספיק גם שדות מגנטיים במימדים חלשים יותר. כתמי השמש עשויים לתרום להתפתחות הרוחות והסופות, ואולי תדירותן באזורים אלו גדולה יותר, אך לא נשללת אפשרות שסופות יתפתחו באזורי השמש האחרים. לכן ההשערה הראשונה אוששה ברובה.
-השערה מס' 2 נשארה לא פתורה מכיוון שלא ברור הקשר הישיר בין אזורי הצפיפויות השונות בשכבות השמש לבין התפתחות הסופות, בין היתר בגלל העובדה שמדובר כאן גם בהשפעת שדות מגנטיים על תנועת החלקיקים. בנוסף למרות מצבן הגזי של השכבות, חלקן נמצאות בלחץ עצום עד שלא מתאפשר מעבר חלקיקים, וכמתאפשר הוא יכול להיות חלש ולא משמעותי ליצירה של רוח.
-השערה מס' 3 הופרכה לחלוטין מפני שכפי הנראה התנועה הנגדית לא מספיק נרחבת ע"מ לבטל כל תנועה אחרת, מה גם שהתפרצויות השמש עצמן עשויות לתרום להיווצרות ההוריקן.
-השערה מס' 4 הופרכה מבחינה עקרונית. הוכח כי יש סבירות להתפתחות סופת הוריקן בהגדרתה הכללית כ"תנועה ספירלית של חלקיקים במימדים עצומים". אמנם מבחינת פלנטות ככדה"א מוגדרת סופת הוריקן כסופה שנוצרת בעיקר באוקיאנוסים ומכילה בה אדים וחלקיקי מים, לכן חשוב להוסיף כי כל סופה ספירלית שנוצרה או תיווצר על גבי השמש תהיה שונה באופיה לסופה כזו שתתפתח על גבי פלנטה כמו כדה"א, לכן השאלה האם סופות אלו הן "פרווילגיה" של פלנטה תלויה בהגדרתן.

שאלות פתוחות:

האם במצב של שמש פעילה יכול להיווצר מספר גדול של הוריקנים עד כדי שמסלוליהם יפגשו?
האם הוריקן יכול להנתק מהשמש ולשמור את צורתו?
האם התפתחות של הרבה סופות הוריקן תשפיע על כדה"א?
האם סופות הוריקן רבות יהוו גורם מאיים על קיומה של השמש בגלל זריקת המסה שהן גורמות?

ביבליוגרפיה:

https://www.exploratorium.edu/sunspots.htm
https://solarviews.com/eng/sun.htm
https://luna.tau.ac.il/~tomer/studentdir/RonenJa/summery2.htm
מוזיאון המדע ע"ש בלומפילד ירושלים
פרחי מדע
https://fusedweb.pppl.gov/CPEP/Chart_pages/5.Plasmas/SunLayers.html
https://www.physics.gmu.edu/classinfo/astr103/CourseNotes/Text/Lec04/Lec04_pt7_txt_interstellarMedium.htm#16.1