Upepo wa Jua

Upepo wa Jua (kwa Kiingereza solar wind) ni jina la mkondo mfululizo wa chembe za nyuklia unaotoka katika Jua. Chembe za nyuklia ni vipande vidogo vinavyopatikana ndani ya atomi. Upepo wa Jua ni hasa mkondo wa protoni, elektroni na viini vya heliamu wenye kasi inayotosha kutoka nje ya graviti ya Jua. Mchanganyiko huo wa chembe huitwa plasma (utegili): ni kama gesi inayoundwa na ioni. Hii ndiyo sababu ya kwamba upepo wa Jua ni mkusanyiko wa chembe zenye chaji ya umeme.

Mkondo wa chembe kutoka Jua, yaani upepo wa Jua, hutokea muda wote lakini nguvu yake inabadilika. Kwa wastani kwa njia hiyo kila sekunde Jua linapotewa na tani 1,000,000 za mata yake kuingia kwenye anga-nje. Wakati wa milipuko kwenye uso wa Jua (inayotokea mara kwa mara) idadi hiyo inaongezeka sana na hapo upepo wa jua unaweza kuitwa dhoruba ya jua.

Upepo wa Jua unatokea pia nje ya mfumo wa Jua letu kwa majua au nyota nyingine. Hapo unaitwa "upepo wa nyota" (ing. stellar wind) lakini kimsingi ni jambo lilelile, ila tu mbali sana.

Athari zinazotazamika
Kuna athari za upepo wa jua zinazotazamika duniani:

Nuru za orora
Karibu kwenye ncha za dunia zinatokea mara kwa mara mianga kwenye anga zinazoitwa orora (Kilatini na Kiingereza aurora). Zinasababishwa kama upepo wa Jua unafika dunaini kwa nguvu kubwa, yaani wakati wa "Dhoruba ya Jua". Kwa kawaida sehemu kubwa ya upepo wa Jua unazuiwa na uga sumaku wa Dunia usifike hadi angahewa yetu. Lakini ukifika kwa nguvu sana unapita uga sumaku wa dunia na kuingia katika angahewa nchani kwa sababu pale kinga ni dhaifu zaidi. Chembe kutoka Jua zinapashia joto molekuli za angahewa na hii inaonekana kwa umbo la mianga yenye rangi nyingi. Mianga hii kwa kawaida inaonekana tu ama kaskazini au kusini kabisa kabisa mwa dunia kuanzia latitudo ya nyuzi 66,5° za kaskazini au kusini. Katika kanda ya tropiki inaonekana mara chache sana tu.

Shinikizo kutokana na upepo wa Jua
“Mkia” wa nyotamkia (kometi) muda wote huelekea upande wa kinyume wa Jua. Sababu yake ni kwamba “mkia” huu ni gesi inayotoka kwenye nyotamkia inayoathiriwa na upepo wa Jua. Ikikaribia Jua barafu kwenye kiini cha nyotamkia inaanza kuyeyuka na kutoka kwa umbo la gesi. Wingu la gesi linalofanya "mkia" linasukumwa na upepo wa Jua sawa jinsi bendera inavyosukumwa na upepo wa hewa duniani.

Wakati wa kutuma vyomboanga kwa sayari nyingine athari hii imetazamwa pia. Ni lazima kusahihisha makadirio kwa ajili ya njia za vyomboanga maana vingeweza kukosa shabaha kama sayari ya Mrihi (Mars) kwa maelfu ya kilomita kutokana na kusukumwa na upepo wa jua. Kuna pia sharti la kukadiria athari ya upepo wa jua kwa uthabiti wa vyomboanga vinavyosafiri kwa umbali mkubwa. 

Kuna majaribio ya kutumia nguvu ya upepo wa Jua pamoja na shinikizo la nuru kwa kusukuma vyombo vya anga kwa kutumia tanga za Jua. Kinadharia uwezekano ulitabiriwa tangu muda mrefu. Mjerumani Johannes Kepler, aliyekuwa kati ya wataalamu wa kwanza kutumia hadubini kwa kutazama nyota, alitambua tayari ya kwamba mikia ya nyotamkia huelekea mbali na Jua akahisi kuwepo kwa nguvu kutoka Jua inayosababisha hii. Akamwandikia Galileo Galilei mnamo mwaka 1610 "Tengeneza safina au tanga zinazolingana na upepo wa angani na siku mmoja shujaa atashindana pia na ombwe hii" 

Siku hizi imethibitishwa kwamba shinikizo la nuru ni chanzo bora la nishati kwenye anga-nje. Japani ilifaulu mara ya kwanza mwaka 2010 kutumia shinikizo la nuru kwa kuharakisha mwendo wa chombo anga cha IKARUS.

Machafuko ya mawasiliano kwa redio 
Tangu kubuniwa kwa redio imeonekana ya kwamba kuna athari ya Jua kwa mawasiliano yanayotumia wimbiredio. Wakati wa kuonekana kwa milipuko kwenye uso wa Jua hutokea mabadiliko katika nguvu ya uga sumaku duniani. Tangu kutumia wimbiredio kwa mawasiliano kulionekana ya kwamba kuna machafuko ya mawasiliano baada ya milipuko usoni mwa Jua. 

Leo hii wataalamu wanaelewa tabia ya upepo wa jua kuwa na chaji ya umeme na hii inaingiliana na mawimbi ya sumakuumeme tunayotumia kwa mawasiliano mengi. Si redio peke yake, pia televisheni, simu za mkononi na mtandao wa kompyuta hutumia mawimbi sumakuumeme yanayoweza kuchafuliwa na dhoruba ya jua, yaani hali kali ya upepo wa jua.

Athari ya upepo wa jua kwa angahewa ya sayari
Siku hizi wanasayansi wanaona ya kwamba upepo wa jua huwa na athari juu ya angahewa ya sayari katika mfumo wa Jua. Inajulikana ya kwamba upepo wa jua una nguvu ya kuathiri kitu kinachopigwa nao na kusababisha shinikizo juu yake jinsi lilivyoonekana juu kwenye mfano wa mkia wa nyotamkia.  

Hapa linatokea swali: Je nguvu hii ya upepo wa jua inafanya nini na gesi za angahewa ya sayari?

Sayari ya Zuhura (Venus) iliyo karibu na Jua kuliko dunia ina angahewa nzito. Vyomboanga vimepima ya kwamba muda wote kuna wingu la gesi kutoka Zuhura kuingia katika anga-nje linalofuata kanuni za mkia wa nyotamkia yaani kuelekea upande wa mbali wa Jua. Maana yake, sawa na kometi, gesi za angahewa ya Zuhura zinasukumwa na upepo wa jua. Gesi ya angahewa ya Zuhura inaendelea kupungua polepole.

Kwenye Dunia hali hii haikutazamwa. Tofauti kati ya Dunia na Zuhura kuhusu upepo wa jua ni ya kwamba Dunia ina uga sumaku unaokinga angahewa yake. Nguvu ya ugasumaku inakengeusha sehemu kubwa ya upepo wa jua na kuuongoza upite kando ya dunia. Lakini Zuhura ina uga sumaku dhaifu sana. Ukosefu wa uga sumaku unasababisha miale ya upepo wa jua kugonga angahewa ya Zuhura moja kwa moja.

Kuhusu sayari za Utaridi (Mercury) na Mirihi (Mars) hizi ni ama bila angahewa (Utaridi) au na angahewa hafifu sana (Meriki). Siku hizi inafikiriwa ya kwamba sababu yake ni shinikizo la upepo wa jua unaoendelea kupuliza gesi za angahewa kutoka sayari kwenda anga-nje. Mars haina uga sumaku mwenye maana, kwa hiyo sawa na Zuhura inapigwa tu na upepo wa jua.

Historia ya kugundua kuwepo kwake
Umbo la mkia wa nyotamkia ulitazamwa mapema baada ya kupatikana kwa hadubini katika astronomia yaani kuanzia mnamo mwaka 1600 BK. Hapo ni Kepler aliyehisi mara ya kwanza kuwepo kwa jambo kama upepo kati ya nyota. 

Ni karne ya 19 yenye elimu zaidi katika sayansi iliweza kukaribia tabia ya mambo yaliyotazamwa. Mwingereza Richard Carrington alitazama mwaka 1859 milipuko mikubwa isiyo kawaida kwenye uso wa Jua. Takriban saa 17-18 baadaye yalitokea mambo ya ajabu:
dira hazikuelekea tena upande wa kaskazini lakini sindano zao zilianza kuchezacheza
orora zilitazamwa mahali pengi duniani, hata nje ya upeo wa nchani, hadi Kuba katika tropiki
telegrafu (ambazo zilikuwa teknolojia mpya wakati ule) zilikwama na kuharibika kutokana na mikondo ya umeme wa juu katika nyaya; spaki zilionekana kwenye nyaya za simu hizi

Carrington na wenzake walihisi kuwepo kwa uhusiano kati ya madoa ya Jua, milipuko kwenye uso wa Jua na machafuko wa uga sumaku duniani lakini wakati ule sayansi haikutosha bado kutoa maelezo sahihi.

Mwanafizikia kutoka Norwei Kristian Birkeland alisema mnamo mwaka 1900 ya kwamba orora zinaweza kusababishwa na chembe kutoka Jua. Lakini haikuweza kuthibitishwa, ilibaki kama nadharia.

Kuwepo kwa upepo wa jua kuliweza kuhakikishwa tu baada ya kupatikana kwa vyomboanga. Chombo cha Urusi Lunik 1 mwaka 1959 na chombo cha Marekani Mariner 2 vilitekeleza majaribio ya kuthibitisha kuwepo kwa upepo wa jua. Baada ya kufika juu ya mwezi mwaka 1969 NASA iliweka tanga za jua kwenye uso wa mwezi zikakusanya data kuhusu isotopi zilizogonga huko mara nyingi. Tangu siku zile vyomboanga vingi vilikusanya data nyingi zilizosaidia kuelewa vizuri zaidi tabia za upepo wa jua.

Marejeo

Tovuti za nje 
Kuelea katika upepo wa jua, Unawe Tanzania 2013 (Kiswahili)
Solar wind (Cosmos for Kids)
]http://www.thetimenow.com/astronomy/solar-wind.php What is the solar wind?]
The Role of Sunspots and Solar Winds in Climate Change, Scientific American 2011
What Damage Could Be Caused by a Massive Solar Storm? (Kuhusu madoa ya jua, upepo na dhoruba ya jua na hatari kwa mawasiliano duniani; Smithsonian 2013)

 Real-time plots of solar wind activity from the  Advanced Composition Explorer
 Current solar wind pressure  NOAA Space Weather Prediction Center
 Solar wind MSFC solar wind site
 Sun|trek website An educational resource for teachers and students about the Sun and its effect on the Earth
 Cluster shows how solar wind is heated
 Could solar wind power Earth? October 4, 2010 by Miranda Marquit
 Solar Or Wind Power? Why Not Both?  By Eric Bland, Wed September 29, 2010
 The Solar Wind Power Satellite as an alternative to a traditional Dyson Sphere and its implications for remote detection International Journal of Astrobiology (2010), 9: 89-99

Jua