روی زمین، قطب‌نما می‌تواند یک ابزار حیاتی باشد. بیش از ۸۰۰ سال است که قطب‌نماها به عنوان یک نقطه مرجع ثابت برای انسان‌ها عمل می‌کنند و به ما امکان می‌دهند تا با موفقیت به دورترین نقاط سیاره سفر کنیم.
اما گونه‌ی ما شروع کرده است به سفر به فواصل دورتر، به عمق سرد فضا. آیا قطب‌نما هنوز هم در خارج از مرزهای سیاره‌ی ما مفید است؟ و اگر چنین است، به کجا اشاره خواهد کرد؟
جارِد اسپلی، دانشمند سیاره‌ای در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در مریلند، به لایو ساینس گفت: “قطب‌نما در فضا چیزهای مختلفی را اندازه می‌گیرد، بسته به این که دقیقاً در کجا در فضا قرار دارید.” یک قطب‌نما هنوز هم از نظر فنی در فضا کار می‌کند، اما لزوماً شما را به زمین بازنمی‌گرداند. در عوض، به قطب شمال هر میدان مغناطیسی که قوی‌ترین است، نسبت به جایی که قطب‌نما در فضا قرار دارد، اشاره می‌کند.
قطب‌نمای روی زمین به میدان مغناطیسی سیاره‌ی ما پاسخ می‌دهد. خود قطب‌نما یک آهن‌ربا است و قطب شمال آن به طور طبیعی با قطب جنوب میدان مغناطیسی سیاره‌ی ما هم‌تراز می‌شود. میدان مغناطیسی توسط جریان‌های الکتریکی که از طریق هسته‌ی مذاب و فلزی سیاره‌ی ما جریان دارند، تولید می‌شود، که به یک موتور به نام ژئودینامو تبدیل می‌شوند. زمین تنها سیاره‌ی سنگی در منظومه‌ی شمسی است که دارای چنین میدان مغناطیسی قوی است.
این میدان مغناطیسی از سیاره حدود ۲۳۰۰۰ مایل (۳۷۰۰۰ کیلومتر) در سمتی که رو به خورشید است، بیرون می‌زند و حداقل ۲۳۰ هزار مایل (۳۷۰ هزار کیلومتر) پشت سیاره دنباله می‌کشد، طبق گفته ناسا. این منطقه اطراف یک سیاره که تحت سلطه میدان مغناطیسی سیاره است، مگنتوسفر نامیده می‌شود.
یک فضانوردی که می‌خواهد از قطب‌نما برای بازگشت به زمین استفاده کند، احتمالاً باید در این مگنتوسفر باشد تا قطب‌نما میدان مغناطیسی سیاره را ثبت کند. با این حال، میدان مغناطیسی یک مرز مشخص نیست. اسپلی گفت: “حتی فراتر از مگنتوسفر کلاسیک، جایی که شما می‌گویید میدان زمین غالب یا قابل توجه است، شما هنوز هم می‌توانید چیزهایی را بسیار دورتر تشخیص دهید.”
شواهدی از سنگ‌های ماه نشان می‌دهد که ماه زمانی دارای میدان مغناطیسی بوده است، اما هسته داخلی ماه از آن زمان به بعد کند شده و خنک شده است و باعث شده است که ژئودیناموی خود را از دست بدهد. و مانند ماه، سایر اجرام آسمانی در منظومه شمسی ما اکنون فاقد میدان مغناطیسی قوی هستند. به عنوان مثال، حدود ۳.۹ میلیارد سال پیش، ژئودیناموی مریخ به طرز مرموزی کند شد و میدان مغناطیسی آن را به شدت تضعیف کرد که در نهایت منجر به از دست دادن جو آن شد.
اما حتی بدون وجود میدان‌های مغناطیسی سیاره‌ای این اجرام آسمانی، فضانوردی که روی ماه یا مریخ ایستاده است، باز هم برخی از سیگنال‌های مغناطیسی را دریافت می‌کند. اسپلی گفت: این میدان مغناطیسی پوسته‌ای است – سنگ‌هایی در پوسته بیرونی که هنوز شواهدی از ژئودیناموی قدیمی سیاره را در خود دارند.
از بین تمام سیارات منظومه شمسی، احتمالاً یک قطب‌نما به سمت مشتری اشاره می‌کند. این به این دلیل است که مگنتوسفر مشتری بسیار بزرگ است. طبق گفته ناسا، مگنتوسفر مشتری بزرگترین ساختار در منظومه شمسی است که عرض آن ۱۲ میلیون مایل (۲۱ میلیون کیلومتر) است. این مگنتوسفر غول‌پیکر توسط هسته هیدروژن فلزی سیاره تولید می‌شود و در حال حاضر توسط فضاپیمای جونو در حال مطالعه است تا درک بهتری از نحوه ایجاد میدان‌های مغناطیسی داشته باشد.
اما اگر یک فضانورد در مگنتوسفر یک سیاره نباشد چه؟ بیشتر فضا ظاهراً خالی است. اما در منظومه شمسی ما، یک مگنتوسفر همه را کوتوله می‌کند: مگنتوسفر خورشید.
اسپلی گفت: “اگر شما در این فضای خالی کلیشه‌ای بین سیارات هستید، [یک قطب‌نما] بیشتر به اندازه‌گیری میدان مغناطیسی که از باد خورشیدی می‌آید، خواهد پرداخت.”
مگنتوسفر خورشید که به هلیوسفر معروف است، به صورت مارپیچی از ستاره بیرون می زند و تا سه برابر فراتر از پلوتو امتداد می یابد. زیرا طبق گفته آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی، باد خورشیدی خورشید در حالی که به درون منظومه شمسی می وزد، میدان مغناطیسی ضعیف خود را نیز حمل می کند.
میدان مغناطیسی مستقیماً روی خورشید نیز آشفته است، همانطور که در تصاویر حلقه های تاجی خورشید قابل مشاهده است. این قوس های پلاسما خطوط میدان مغناطیسی خورشید را دنبال می کنند، که با رسیدن خورشید به حداکثر فعالیت خود، یعنی دوره اوج فعالیت آن، بزرگتر و پیچیده تر می شوند. به گفته Space.com، این میدان آنقدر پیچیده است که شمال و جنوب واقعی ستاره کمی تار می شوند و در نهایت جای خود را عوض می کنند.
در نهایت، یک قطب نمای سنتی که برای کالیبره شدن به “بالا” و “پایین” تکیه می کند، به عنوان یک ابزار ناوبری در فضا چندان بی فایده خواهد بود. چند قطب نمای “سه بعدی” در بازار وجود دارند که از لحاظ تئوری می توانند در فضا به سمت شمال مغناطیسی شما را راهنمایی کنند. با این حال، آنها همچنان لزوماً شما را به زمین باز نمی گردانند، بلکه فقط به نزدیکترین میدان مغناطیسی اشاره می کنند.
با این حال، قطب نماهای بسیار قدرتمندی به نام مغناطیس سنج در فضا مفید هستند، اما نه برای ناوبری. ناسا از این ابزارها برای درک بهتر تداخل پلاسما در فضا و دریافت نشانه های قدیمی از ژئودیناموهایی که میلیاردها سال پیش از بین رفته اند، استفاده می کند. اسپلی گفت: “اندازه گیری میدان مغناطیسی برای درک آنچه در داخل یک سیاره می گذرد بسیار مفید است.”
منبع: livescience