کرونوس کانال دانش و علوم به زبان فارسی – اخبار علمی و تحلیل
شفق‌های قطبی نمایش حیرت‌انگیزی از بازی رنگ‌ها است هنگامی که تعامل میدان مغناطیسی زمین و ذرات باردار خورشیدی شب‌های سرد مناطق شمالی و جنوبی زمین را نورباران می‌کنند.
شفق‌های قطبی در حول محور مغناطیسی زمین به وجود می‌آیند و تقریباً در محیطی دایره‌وار دور این محورها قابل مشاهده هستند. از آن‌جا که قطب مغناطیسی و جغرافیایی زمین کاملاً بر هم منطبق نیست گاهی این شفق‌ها در مناطقی که انتطار ظهورشان را نداریم نیز دیده می‌شوند.
در نیمکره‌ی شمالی شفق‌های قطبی از ساحل شمالی سیبری، اسکاندیناوی، ایسلند، مناطق جنوبی گرینلند و شمال کانادا و آلاسکا قابل مشاهده هستند، در نیمکره جنوبی نیز امکان به وجود آمدن شفق‌های قطبی وجود دارد اما نه به اندازه نیمکره شمالی.
منطقه قابل مشاهده در نیمکره‌ی جنوبی عمدتاً بر فراز قطب جنوب یا اقیانوس جنوب است. برای دیدن شفق‌های قطبی جنوب باید به تاسمانی بروید یا شاید از مناطق جنوبی آرژانتین و فالکلند نیز بتوانید این شفق‌ها را ببینید اما امکان آن ضعیف‌تر است.
یون‌های مختلف رنگ‌های مختلفی را می‌سازند
هنگامی که الکترون‌ها و پروتون‌های جدا شده از سطح خورشید به دام میدان مغناطیسی زمین می‌افتند بیشتر آنها در جهت دایره‌های مغناطیسی مارپیچ زمین به سمت قطب‌های مغناطیسی حرکت می‌کنند. الکترون‌ها از یک سو و پروتون‌ها از سوی دیگر، این میدان‌های مغناطیسی در قطب‌ها به هم می‌رسند. از طرف دیگر همانطور که می‌دانید هوا از اتم‌های اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده است، در نواحی‌ای که شفق‌های قطبی رخ می‌دهد میزان اکسیژن بیشتر از مناطق دیگر است، از ارتفاع ۱۰۰ کیلومتر تا ۱۰۰۰ کیلومتری با برخورد ذرات باردار به جو انرژی خود را به اتم‌های هوا می‌دهند.
یون‌های اکسیژن و نیتروژن هوا انرژی دریافت شده را به صورت فوتون با طول موج‌های مختلف پخش می‌کنند. به ذرات تشکیل‌دهنده‌ی نور فوتون می‌گویند و طول موج آنها مشخص‌کننده‌ی رنگ آن ها است. اکسیژن بیشتر رنگ‌های سبز و گاهی اوقات قرمز را تولید می‌کند در حالی که نیتروژن بیشتر به زرد و قرمز شباهت دارد، بنابراین با دیدن رنگ شفق‌های قطبی می‌توانید تشخیص دهید این نورهای زیبا از برخورد ذرات خورشیدی با کدام یون هوا تشکیل شده است.
شفق‌های قطبی از فضا هم قابل مشاهده‌اند
ماهواره‌ها می‌توانند از شفق‌های قطبی عکس بگیرند، در حقیقت این شفق‌ها به قدری پرنور هستند که حتی از یک سیاره‌ی دیگر نیز هنگام شب زمین قابل مشاهده هستند. مدار ایستگاه فضایی بین‌المللی به حدی پایین است که گاهی اوقات از میان این شفق‌ها رد می‌شود ولی به علت چگالی کم این نورها سرنشینان ایستگاه متوجه این رخداد نمی‌شوند مگر در مواقعی که یک توفان خورشیدی صورت گیرد.
هنگام رخ دادن توفان‌های خورشیدی با بالا رفتن تشعشات حول این ایستگاه به علت برخورد ذرات خورشیدی با جو، سرنشینان ایستگاه فضایی بین‌المللی به مناطق امن‌تر این ایستگاه می‌روند. در این زمان آنها می‌توانند چنین تصاویر شگفت‌انگیزی از شفق‌های قطبی را از فضا ثبت کنند.
سیارات دیگر نیز شفق قطبی دارند
کاوشگرهای ویجر ۱ و ۲ اولین تصاویر را از شفق‌های مشتری و زحل و سپس اورانوس و نپتون به زمین مخابره کردند. بعد از آن تصاویری که تلسکوپ فضایی هابل از این رخداد به زمین مخابره کرد نشان می‌دهد که شفق‌های قطبی این سیارات منظومه شمسی از زمین بسیار قدرتمند تر است زیرا آنها میدان مغناطیسی قوی‌تری دارند.
در اورانوس شفق‌ها قدری عجیب هستند زیرا میدان مغناطیسی این سیاره تقریباً عمود بر محور چرخش آن است. بنابراین به جای آن که مانند سیارات دیگر شفق‌ها به صورت نوارهایی حول محور مغناطیسی تشکیل شود بیشتر به صورت لکه‌های نورانی به چشم می‌خورد.
این موضوع در تصاویری که تلسکوپ فضایی هابل در سال ۲۰۱۱ میلادی به زمین ارسال کرد به چشم می خورد اگرچه در اینکه شفق های اورانوس همیشه به این شکل باشند جای شک است زیرا از سال ۱۹۸۶ میلادی فضا پیمایی از نزدیک این سیاره نگذشته است.
نورهایی که به سمت جنوب حرکت می کنند
گاهی اوقات شفق های قطبی در مناطقی دورتر از آنکه انتظار دیدنشان را داشته باشیم نیز دیده می شوند. در زمان فعالیت های شدید خورشیدی این شفق ها حتی از اوکلاهما و آتلانتا در ایالات متحده نیز می توانند دیده شوند.
در سال ۲۰۱۱ چنین اتفاقی رخ داد اما احتمالا رکورد دیده شدن این شفق ها مربوط به سال ۱۸۶۲ میلادی و در زمان نبرد فردریکسبورگ در ویرجینیا بوده است. بسیاری از سربازان در دفتر خاطرات خود از این شفق های زیبا یاد کرده اند.
البته اینکه بخواهیم میزان روشنایی شفق های آن زمان را با این روزها مقایسه کنیم کار بسیار سختی است زیرا با پیشرفت تکنولوژی و روشن شدن آسمان شهرها امکان دیده شدن این نورها کمتر شده است.
نشانه های آسمانی
صحبت از زمان های قدیم به میان آمد، در آن زمان برخی این پدیده را نشانی شوم می دانستند اگرچه اکثرا از آن به عنوان یک پدیده غیر عادی یاد می کردند. در مناطقی که ظهور این نورها به ندرت اتفاق می افتاد اغلب آن را به عنوان نشانه ای نحس در نظر می گرفتند.
یونانیان باستان دلیل به وجود آمدن شفق های قطبی را ارواح سرگردان چراغ به دست در آسمان می دانستند و از آن وحشت داشتند. آن ها از خانه بیرون نمی رفتند تا زمانی که شفق های قطبی ناپدید شود.
در نیمکره جنوبی اقوام مائوری و بومیان استرالیا این نورها را نشانه سوختن روح جهان می دانستند. در زمانی که هنوز انسان به گرد بودن زمین پی نبرده بود وایکینگ ها این نورها را ناشی از آتش سوزی در لبه جهان، صدور شعله از یخ های شمالی یا بازتاب خورشید از سمت دیگر زمین می دانستند، البته این توضیحات ما فوق طبیعه در زمان های قدیم کاملا منطقی و قابل قبول بودند.
آتش سرد
شفق های قطبی شبیه آتش اند اما حس گرما را انتقال نخواهند داد. حرارت از سرعت متوسط حرکت مولکول ها پدید می آید با این تعریف درجه حرارت در مناطق فوقانی جو می تواند تا هزاران درجه نیز بالا رود اما احساس گرما مساله ای دیگر است.
به علت چگالی پایین هوا تا ۱۰۰ کیلومتری سطح زمین دماسنج دمایی زیر ۰ درجه را نشان خواهد داد، همانطور که قبلا گفتیم فاصله ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین محل شکل گیری شفق های قطبی است پس نور شفق های قطبی از مناطقی سرد به چشم ما می رسد.
با دوربین بهتر دیده می شوند
شفق های نسبتا کم نور، بیشتر نور قرمز را از خود ساطع می کنند و دامنه از نورها که قابل مشاهده توسط شبکیه چشم انسان نیست، اما دوربین های دیجیتال نسبت به این نورها حساس ترند. با تنظیم آنها برای نورگیری طولانی مدت در مکانی با آسمان کاملا تاریک و تمیز می توان عکس های فوق العاده جذاب و دیدنی تهیه کرد.
نمی توان نمایش آنها را پیش بینی کرد
یکی از مشکل ترین پیش بینی ها در فیزیک، پیش بینی زمان خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) است. اساسا پیش بینی اینکه پس از قرار گرفتن یک لکه خورشیدی روبروی زمین چقدر امکان فوران نوع X و CME وجود دارد کاری بسیار دشوار است.CME ها خود دارای قطب های مغناطیسی هستند و برای ما هنوز غیر ممکن است بفهمیم این فوران های جرم در چه جهتی رخ می دهد مگر هنگامی که به زمین برخورد کرده و تولید شفق های قطبی کنند.
بنابراین هنوز راهی برای پیش بینی شفق های قطبی وجود ندارد. با این حال وبسایت NOAA نقشه آن لاینی دارد که داده های روزانه از شفق های قطبی را جمع کرده و طبق آمار مناطقی که احتمال رخ دادن شفق های قطبی در آنها بیشتر است را نشان می دهد.
منبع: عصر ایران
