কিভাবে বিজ্ঞানীরা সৌর চক্রের ভবিষ্যদ্বাণীর কঠিন কাজটি মোকাবেলা করছেন | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

সূর্যকে অপরিবর্তনীয় দেখায়, একটি বিরক্তিকর স্বর্গীয় লাইটবাল্ব যা সর্বদা চালু থাকে। কিন্তু রক্তরসের এই ফিউশন-চালিত বলটি ধ্রুবক প্রবাহে থাকে। প্রতি 11 বছর বা তার পরে, এটি ঘুমের মধ্যে এবং একটি সক্রিয় মধ্যে দুলতে থাকে, সূর্যের দাগ এবং সৌর অগ্ন্যুৎপাত দ্বারা চিহ্নিত অনিয়ন্ত্রিত যুগ, যেমন অগ্নিশিখা এবং প্লাজমা বিস্ফোরণ।

সূর্য এখন বর্তমান চক্রে তার সর্বোচ্চ স্তরের কার্যকলাপের কাছে পৌঁছেছে এবং এটি ঠিক পরিকল্পনা অনুযায়ী আচরণ করছে না। বিজ্ঞানীরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে এই চক্রটি আগেরটির মতো দুর্বল হবে, তবে সূর্য 20 বছরেরও বেশি সময় ধরে অদৃশ্য কার্যকলাপের একটি স্তর প্রদর্শন করছে। ন্যাশনাল ওশেনিক অ্যান্ড অ্যাটমোস্ফিয়ারিক অ্যাডমিনিস্ট্রেশনের (এনওএএ) তথ্য অনুযায়ী চলতি বছরের জুন ও জুলাই মাসে গড় প্রায় 160টি সূর্যের দাগ দৈনিক, পূর্বাভাসের তুলনায় দ্বিগুণেরও বেশি। সোলার ফ্লেয়ারও বাড়ছে।

ভবিষ্যদ্বাণী এবং পর্যবেক্ষণের মধ্যে পার্থক্য জুলাই 2022 এর প্রথম দিকে স্পষ্ট হয়েছিল, যখন নিকোলা ফক্স - তারপর নাসার হেলিওফিজিক্স বিভাগের পরিচালক - নাসার ওয়েবসাইটে লিখেছেন যে "সূর্য এই চক্রটি প্রত্যাশার চেয়ে অনেক বেশি সক্রিয় হয়েছে।"

দুর্বল প্রযুক্তির উপর আমাদের ক্রমবর্ধমান নির্ভরতার কারণে একটি নির্ভরযোগ্য সৌর চক্রের পূর্বাভাস এখন আগের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ। পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল সৌর ক্রিয়াকলাপের সাথে প্রফুল্ল হয়ে ওঠে এবং (অনেকগুলি) উপগ্রহের উপর টেনে আনে যা কক্ষপথে চালনা করতে হবে। সৌর বিস্ফোরণ ইলেকট্রনিক যন্ত্রপাতি, জ্যাম রেডিও সিগন্যাল, জিপিএস সিস্টেমকে বিভ্রান্ত করতে পারে এবং পাওয়ার গ্রিডগুলিকে ব্যাহত করতে পারে।

বেশিরভাগ পূর্বাভাসের মতো, সৌর চক্রের ভবিষ্যদ্বাণী করার চ্যালেঞ্জগুলি অসংখ্য। এটি একটি চক্র থেকে পরবর্তীতে একটি পরিষ্কার প্যাটার্ন অনুসরণ করে না - কিছু অন্যদের চেয়ে ছোট - এবং সৌর পদার্থবিদ্যা এখনও একটি অপেক্ষাকৃত তরুণ শৃঙ্খলা। "আমরা বলতে চাই যে আমরা আবহাওয়ার পূর্বাভাসকারীদের থেকে প্রায় 60 বছর পিছিয়ে আছি," বলেছেন রবার্ট লেমন, মেরিল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন সৌর পদার্থবিদ।

ঐতিহাসিকভাবে, গবেষকরা সৌর ক্রিয়াকলাপ এবং সূর্যের দাগের সংখ্যা, তাদের মোট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং তাদের উপস্থিতির সময়ের মধ্যে পরিসংখ্যানগত পারস্পরিক সম্পর্কের সন্ধান করেছিলেন। কিন্তু বৈজ্ঞানিক সম্মতি হল যে সেই কৌশলগুলি - এমনকি আধুনিকীকরণের পরেও - সূর্যের ভবিষ্যত আচরণ সম্পর্কে খুব বেশি প্রকাশ করে না। এখন, আরও পরিশীলিত সৌর পর্যবেক্ষণ দ্বারা উদ্দীপিত, বিজ্ঞানীরা মূল্যায়ন এবং জরিমানা করার পদ্ধতিগুলি যা পরিবর্তে সূর্যের অভ্যন্তরীণ কাজগুলিকে গাইড হিসাবে ব্যবহার করে।

যদিও অগ্রগতি ধীর - 11 বছর একটি দীর্ঘ সময় - আসুন সৌরজগতের পূর্বাভাসের বর্তমান অবস্থাটি ঘনিষ্ঠভাবে দেখে নেওয়া যাক৷ 

সানস্পট তাড়া

বিজ্ঞানীরা অসাবধানতাবশত 400 বছরেরও বেশি সময় আগে সৌরচক্রের ট্র্যাকিং শুরু করেছিলেন, যখন গ্যালিলিও প্রথম সূর্যের মুখের উপর সূর্যের দাগ দেখেছিলেন। এখন এটা স্পষ্ট যে এই অন্ধকার দাগগুলি সৌর সর্বাধিক সময়ে প্রচুর এবং বেশিরভাগই ন্যূনতম সৌর সময়ে অনুপস্থিত। আজ, যখন বিজ্ঞানীরা সেই দোলনকে চালিত করে পদার্থবিদ্যা সম্পর্কে তাদের বোঝার উন্নতি চালিয়ে যাচ্ছেন, সূর্যের দাগগুলি এখনও সূর্যের কার্যকলাপের জন্য একটি প্রক্সি হিসাবে কাজ করে।

1989 সালে, NASA এবং NOAA সৌর চক্রের পূর্বাভাস প্যানেলগুলিকে পরবর্তী সৌর চক্রের শক্তি এবং সময়ের পূর্বাভাস দিতে শুরু করে। এটি করার জন্য, প্যানেল বিশেষজ্ঞরা ক্ষেত্রের অন্যান্য গবেষকদের দ্বারা করা ভবিষ্যদ্বাণীগুলি মূল্যায়ন করে। এই ভবিষ্যদ্বাণীগুলি সাধারণত নামক একটি মান ব্যবহার করে R - সূর্যের দাগের সংখ্যার 13-মাসের গড় (বর্তমান মাসে মসৃণ, বা ওজনযুক্ত, উভয় দিকে ছয় মাস) - সূর্যের কার্যকলাপের একটি সূচক হিসাবে।

পেরেক R পরবর্তী সর্বাধিক জন্য সৌর চক্র ভবিষ্যদ্বাণী শীর্ষ বিবেচিত হয়.

যদিও প্যানেলগুলির একটি দুর্দান্ত ট্র্যাক রেকর্ড নেই। 2006 ইন, চক্র 24 ভবিষ্যদ্বাণী প্যানেল তার আলোচনা শুরু করেছে; শেষ পর্যন্ত, দল ঐকমত্যে পৌঁছাতে পারেনি এবং ভবিষ্যদ্বাণী, অসহায়ভাবে, যে চক্র 24 হয় খুব দুর্বল বা খুব শক্তিশালী হতে চলেছে। (এটি দুর্বল হয়ে উঠল।) "তারা খুব বেশি অর্ধেক বিভক্ত ছিল," বলেন লিসা আপটন, বর্তমান চক্র 25 পূর্বাভাস প্যানেলের সহ-সভাপতি এবং দক্ষিণ-পশ্চিম গবেষণা ইনস্টিটিউটের একজন সৌর পদার্থবিদ। "কিছু উত্তপ্ত বিনিময় ছিল।"

ভবিষ্যদ্বাণী করা সাইকেল 25 - যা 2019 সালের ডিসেম্বরে শুরু হয়েছিল - অনেক সহজ বলে মনে হয়েছিল। মার্চ 2019-এ, আপটন এবং তার সহকর্মীরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে এটি 2025 সালের জুলাই মাসে গড়ে 115টি সূর্যের দাগ সহ শীর্ষে উঠবে। তারা সঙ্গে 61 ভবিষ্যদ্বাণী মাধ্যমে sifted ছিল R মান 50 থেকে 229 পর্যন্ত, কিন্তু তারা সৌর পদার্থবিদ্যার উপর ভিত্তি করে ভবিষ্যদ্বাণীর একটি শ্রেণীকে সমর্থন করেছিল যা মূলত একে অপরের সাথে একমত ছিল।

"আমাদের কাছে এটি বেশ সহজ ছিল," আপটন বলেছিলেন। "আমরা সবাই সম্মত হয়েছিলাম যে একটি মোটামুটি দুর্বল চক্র হতে চলেছে।"

সূর্যের বিভিন্ন পরিকল্পনা ছিল।

পরিবর্তনের লক্ষণ

আধুনিক পদার্থবিদ্যা-ভিত্তিক পদ্ধতি দুটি স্বাদে আসে। কেউ পর্যবেক্ষণযোগ্য শারীরিক পরামিতিগুলির সন্ধান করে — যাকে অগ্রদূত বলা হয় — যা আসন্ন চক্রের শক্তির পূর্বাভাস দেয়। অন্যটি কম্পিউটার মডেলিং ব্যবহার করে সূর্যের পদার্থবিদ্যা পুনরায় তৈরি করে এবং এটিকে সামনের দিকে ঘুরিয়ে দেয়।

পূর্বসূরীদের মধ্যে, এখন পর্যন্ত সবচেয়ে সফল ভবিষ্যদ্বাণী হল সৌর ন্যূনতম সময়ে সূর্যের মেরুতে চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি - যা সাইকেল 25 ভবিষ্যদ্বাণী প্যানেল তার বর্তমান পূর্বাভাসের উপর ভিত্তি করে। সূর্য যখন সুপ্ত থাকে, তখন এর চৌম্বক ক্ষেত্র হল একটি দ্বিপোল, যেমন একটি বার চুম্বকের মত যার ইতিবাচক এবং ঋণাত্মক প্রান্ত থাকে। ডাইপোলের শক্তি এমন একটি প্রক্রিয়াকে নিয়ন্ত্রণ করে যা অবশেষে চৌম্বক ক্ষেত্রের মেরুতাকে উল্টে দেয়, যা সৌর চক্রের কারণ হয়। বিজ্ঞানীরা বছরের পর বছর ধরে খুঁজে পেয়েছেন যে ন্যূনতম মেরু ক্ষেত্রের শক্তি আসন্ন চক্রের শক্তির সাথে দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত।

এই ভবিষ্যদ্বাণীকারীর সাথে একটি সমস্যা হল যে মেরু ক্ষেত্রটি 1976 সাল থেকে শুধুমাত্র শেষ চারটি চক্রের জন্য সরাসরি পরিমাপ করা হয়েছে। কিন্তু এর শক্তি পরিমাপ করার পরোক্ষ উপায় রয়েছে, যেমন aa- সূচক, যা মেরু ক্ষেত্রের শক্তির জন্য প্রক্সি হিসাবে পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রের ব্যাঘাতকে ব্যবহার করে; সেগুলি 150 বছরেরও বেশি সময় ধরে পরিমাপ করা হয়েছে — ডেটা পয়েন্টের আরেকটি ক্লাস্টার অফার করে।

"চার পয়েন্টের সাথে, পারস্পরিক সম্পর্ক একটি কাকতালীয় হতে পারে, কিন্তু একবার আপনি 13 পয়েন্ট পেলে, এটি একটি কাকতালীয় হিসাবে কম দেখায়," বলেন রবার্ট ক্যামেরন, জার্মানির গটিংজেনে সৌর সিস্টেম গবেষণার জন্য ম্যাক্স প্লাঙ্ক ইনস্টিটিউটের একজন সৌর পদার্থবিদ, যিনি শেষ ভবিষ্যদ্বাণী প্যানেলের অংশ ছিলেন।

একটি নতুন আশা

সম্প্রতি, লেমনের নেতৃত্বে একটি গবেষণা এবং স্কট ম্যাকিনটোশ ন্যাশনাল সেন্টার ফর অ্যাটমোস্ফিয়ারিক রিসার্চের আরেকটি প্রতিশ্রুতিশীল অগ্রদূত চিহ্নিত করেছে যাকে টার্মিনেটর ইভেন্ট বলা হয়। এটি সেই মুহূর্ত যখন পূর্ববর্তী চক্রের চৌম্বকীয় কার্যকলাপ অদৃশ্য হয়ে যায় এবং নতুনটি থেকে চৌম্বকীয় কার্যকলাপ দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়।

Leamon এবং McIntosh ঐতিহাসিক তথ্যে সূত্র খুঁজে পেয়েছেন যে পরামর্শ দেয় যে টার্মিনেটরের সময় নতুন চক্রের শক্তির সাথে মিলে যায়: একটি প্রাথমিক টার্মিনেটর আরও সানস্পটে অনুবাদ করে এবং এইভাবে একটি শক্তিশালী চক্র। 2021 সালের ডিসেম্বরে ঘটে যাওয়া শেষ টার্মিনেটরের উপর ভিত্তি করে, এই জুটি ভবিষ্যদ্বাণী করেছিল যে 25 সালের জুলাই মাসে সাইকেল 185 সর্বোচ্চ 2024টি সানস্পট এবং সর্বোচ্চ শিখরে পৌঁছাবে, অফিসিয়াল ভবিষ্যদ্বাণীর প্রায় এক বছর আগে।

"আমি আনন্দ করতে যাচ্ছি না," লেমন বলল। "কিন্তু [সূর্য] অবশ্যই প্যানেলের ঐক্যমতের চেয়ে অনেক বেশি সক্রিয়।"

বেশিরভাগ অগ্রদূত পদ্ধতির একটি সীমাবদ্ধতা, যদিও, তারা সৌর ন্যূনতম উপর ভিত্তি করে - বিজ্ঞানীরা চক্রটি শুরু না হওয়া পর্যন্ত একটি নতুন ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারবেন না। এই কারণেই তারা কখনও কখনও পদার্থবিদ্যা-ভিত্তিক পদ্ধতিগুলি থেকে সহায়তার সন্ধান করে যা জটিল জলবায়ু পূর্বাভাস মডেলের মতো। এই কম্পিউটার সিমুলেশনগুলি ফ্লুইড ডাইনামিকস এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিজম ব্যবহার করে সৌর পদার্থবিদ্যা পুনরায় তৈরি করে; মেরু ক্ষেত্র এবং অন্যান্য অগ্রদূত কয়েক বছর পরে কেমন হতে পারে তা অনুমান করার জন্য বিজ্ঞানীরা পর্যবেক্ষণমূলক ডেটা খায়।

একটি সমাহিত যুক্তি

কিন্তু পদার্থবিজ্ঞান-ভিত্তিক ভবিষ্যদ্বাণীগুলি সাইকেল 25 প্যানেল বিশ্লেষণ করা পূর্বাভাসের অর্ধেক মাত্র। বাকি, যদিও এখন সম্ভবত কম সফল, ভবিষ্যতে দরকারী প্রমাণিত হতে পারে.

এগুলি কৌশলগুলির একটি মিশ্রণ, যার বেশিরভাগই সানস্পটের বর্তমান সংখ্যার পূর্বাভাস দিতে পূর্ববর্তী সৌর চক্র ব্যবহার করে। এই ধরনের পদ্ধতিগুলি কখনও কখনও সূর্যের দাগ এবং জিনিসগুলির মধ্যে শক্তিশালী সম্পর্ক খুঁজে পায় যা প্রাথমিকভাবে বেশ এলোমেলো বলে মনে হয়, বলেন ভিক্টর সানচেজ ক্যারাস্কো, স্পেনের এক্সট্রিমাদুরা বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন সৌর পদার্থবিদ। এই পারস্পরিক সম্পর্কগুলি কেবল কাকতালীয় হতে পারে, তিনি বলেছিলেন, তবে এমন একটি সুযোগও রয়েছে যে তারা "কিছু অন্তর্নিহিত পদার্থবিজ্ঞান যা আমরা এখনও বুঝতে পারি না।"

এবং পদার্থবিদরা নতুন পদ্ধতির চেষ্টা চালিয়ে যাচ্ছেন, যেমন কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা বা নিউরাল নেটওয়ার্ক ব্যবহার করে শতাব্দীর সানস্পট ডেটার মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক অনুসন্ধান করতে। "এরকম দীর্ঘ সময়ের সিরিজের সাথে একটি রহস্য জড়িত আছে," বলেছেন জ্যোতির্পদার্থবিদ ইউরিকো কোভাস, পর্তুগালের ইনস্টিটিউট অফ অ্যাস্ট্রোফিজিক্স অ্যান্ড স্পেস সায়েন্সেসের সহযোগী।

আপাতত, আপটন এখনও মনে করেন যে প্যানেলের ভবিষ্যদ্বাণী এখনও মৃত নয়। "এটি দেখে মনে হচ্ছে চক্রটি [শক্তি] আমাদের পূর্বাভাসের চেয়ে কিছুটা বড় হতে পারে, তবে উল্লেখযোগ্যভাবে বড় নয়," তিনি বলেছিলেন। তিনি নোট করেছেন যে মসৃণ বক্ররেখা, একবার সমস্ত ডেটা প্রবেশ করলে, সম্ভবত হবে না নাটকীয়ভাবে বিচ্যুত মাসিক গড় হিসাবে যা NOAA প্লট করে। এবং বর্তমান চক্রের বিবর্তনের উপর ভিত্তি করে, Carrasco সম্মত হন যে সাইকেল 25 সম্ভবত প্যানেলের ভবিষ্যদ্বাণীর চেয়ে শক্তিশালী হবে কিন্তু এখনও গড়ের চেয়ে দুর্বল। "সোলার সাইকেল 25 কোথায় যাচ্ছে তা দেখার জন্য পরবর্তী ছয় মাস গুরুত্বপূর্ণ," তিনি বলেছিলেন।

এই অনিশ্চয়তা সত্ত্বেও, লেমন আত্মবিশ্বাসী যে পদার্থবিদরা সঠিক ভবিষ্যদ্বাণী করতে সক্ষম হওয়ার কাছাকাছি। 2030 সালের মধ্যে, যখন পরবর্তী প্যানেল মিলিত হবে, "আমরা এটিতে আরও ভাল হ্যান্ডেল করতে যাচ্ছি," তিনি বলেছিলেন। "এটি শেষ চক্র হতে চলেছে যা আমরা পুরোপুরি বুঝতে পারি না।"