المجالات المغناطيسية على الأرض

تعرف الظاهرة التي ينفلق بها الخط الطيفي إلى عدة مركبات في وجود مجال مغناطيسي باسم ظاهرة زيمان Zeeman effect بسبب امتصاص الضوء في المركبات المنحرفة في الخط المنفلق، فهو مستقطب دائري، وإن كل مركبة يمكن أن تعزل إذا صور الطيف خلال مرشح مستقطب. تعطي الإزاحة المقاسة لمركبة زيمان للخط الطيفي قياس لقوة المجال المغناطيسي التي تسبب انفلاق الخط وكذلك قطبية المجال.

ففي عام 1908 لاحظ الفلكي جورج هيل ظاهرة زيمان في طيف الكلف الشمسية ووجدها بأنها تملك مجالات مغناطيسية قوية. ويقاس المجال المغناطيسي عادة بوحدات تسمى الكاوس Guiss) (وهي وحدة قياس الحث المغناطيسي). وعلى سبيل المثال فإن المجال المغناطيسي على الأرض الذي يصف بواسطة إبرة البوصلة المغناطيسية) له قوة مقدارها 1 كاوس.

لقد لوحظ المجال المغناطيسي في الكلف الشمسية في مدى من 100 إلى 400 كاوس تقريباً، وهذا بقدر 10 مرات أكبر من المجال لأفضل مغناطيس في المنطقة المحيطة بالكلف إضافة إلى أنه يبقى حتى بعد اختفاء الكلف، فحينما ترصد الكلف الشمسية في أزواج أو مجموعات فهي عادة تحتوي على اثنتين من الكلف الأولية ، فأحد هذه الكلف لها عادة قطبية مغناطيسية ذات قطب مغناطيسي باحث عن الشمال، والأخرى لها قطبية مضادة. إضافة إلى ذلك فخلال دورة معينة فإن الكلف الزوجية الرئيسية (أو مجموعة الكلف الرئيسية) في نصف الكرة الشمالي كلها تتجه بحيث تمتلك نفس القطبية. بينما التي هي في النصف الكروب الجنوبي نتجه كلها كي تأخذ قطبية مضادة خلال دورة الكلف الشمسية القادمة. وكيفما كان الحال تنعكس قطبية الكلف الشمسية الرئيسية في كل نصف كرة، فمثلا:

إذا كان للكلف الرئيسية خلال دورة في نصف الكرة الشمالي قطبية ذات قطب باحث عن الشمال، وللكلف الشمسية في نصف الكرة الجنوبي ذات قطب باحث عن الجنوب، فخلال الدورة القادمة سيكون للكلف الرئيسية في النصف الكروي الشمالي قطب باحث عن الجنوب، وذلك الذي للنصف الكروي الجنوبي سيكون له قطبية باحثة الشمال. بالأحرى هو (تناوب ظاهرة عكس القطبية بين دورة وأخرى).

لقد رأينا بأن دورة الكلف الشمسية لا تعيد نفسها باعتبارها قطبية مغناطيسية إلا بعد مرور دورتين متتاليتين (11 سنة للدورة الواحدة) تتطلبها كل دورة لتعيد نفسها إلى المستوى الأول من حيث عدد البقع والقطبية، وتظهر في مدى خطوط العرض 350 و409، وتكون قطبية الكلف الشمسية معكوسة بالنسبة للدورة السابقة. يقال مقابل ذلك بأن دورة الكلف الشمسية معكوسة أحياناً إلى 22 سنة فضلاً 11 سنة.

ترتبط قوة المجال المغناطيسي على الشمس مع الكلف الشمسية، فعند موت الكلف تنتشر مجالاتها خارجاً باتجاه الأقطاب متوزعة إلى أكثر عموماً، ولكن أبعد منعطفاً للمجال المغناطيسي الشمسي مع قطبية الكلف الأتية من الدورة السابقة. وحتى العصر الحديث هنالك دليل صغير مباشر يدل على وجود مجال مغناطيسي عام للشمس أشبه بالمجال المغناطيسي العام للأرض.

المجال المغناطيسي الشمس غير منتظم وحركات الغاز عند الفوق الحبيبي على سبيل المثال بسبب قوة للمجال كي يتركب في الحدود الفوق حبيبية الداخلية، ولا يزال المجال لا يهيمن بقوة في الطبقات الفوتوسفيرية، ولكنه يكون قوياً في الكروموسفير والهالة في المكان الذي تكون فيه كثافة الغاز والضغط قد انخفضت بضخامة، حيث إن المجال المغناطيسي يقود حركات الأيونات في الشواظ الشمسي Solar prominences كذلك يمتد المجال المغناطيسي الشمسي إلى الفضاء الكوكبي الداخلي ويقاس بجوار الأرض والكواكب الأخرى بمقياس المغناطيسية الذي يحمل بوسائل الفضاء.