Upepo jua

Question: Simu ya upepo ilizinduliwa lini?


Upepo wa jua (kwa Kiingereza solar wind) ni jina la mkondo mfululizo wa vyembe vya nyuklia unaotoka kwenye Jua. Vyembe vya nyuklia ni vipande vidogo vinavyopatikana ndani ya atomi. Upepo wa jua ni hasa mkondo wa protoni, elektroni na viini vya heliamu wenye kasi kubwa ya kutosha kutoka kwenye graviti ya Jua. Mchanganyiko huo vya vyembe huitwa plasma (utegili): ni kama gesi inayofanywa kwa ioni. Hii ni sababu ya kwamba upepo wa jua ni mkusanyiko wa vyembe vyenye chaji ya umeme.
Mkondo wa vyembe kutoka Jua yaani upepo wa jua hutokea muda wote lakini nguvu yake inabadilika. Kwa wastani Jua linapotewa kwa njia hii na tani 1,000,000 ya mata yake kila sekunde kuingia kwenye anga la nje. Wakati wa milipuko kwenye uso wa Jua (inayotokea mara kwa mara) idadi hii inaongezeka sana na hapa 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 zinazotazamiwa
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)[1]. 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. Vyembe kutoka Jua vinapashia 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[2][3].
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[4]. 
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"[5]
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[6]. 

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[7]. 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[8]. 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 vyembe 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


] What is the solar wind?]



 Advanced Composition Explorer
 NOAA Space Weather Prediction Center
 MSFC solar wind site
 An educational resource for teachers and students about the Sun and its effect on the Earth

 October 4, 2010 by Miranda Marquit
 By Eric Bland, Wed September 29, 2010
 International Journal of Astrobiology (2010), 9: 89-99

jamii:Jua