یقیناً شفقها با رنگ‌های گوناگونشان و رقص زیبایشان مانند امواج دریا، برای همگی جالب و حیرت انگیز هستند. گویی خداوند قلم به دست درحال نقاشی آسمان با آبرنگ است.
شاید چگونگی شکل‌گیری این شفق های رنگارنگ برایتان جالب باشد...
شکل‌گیری شفق‌های قطبی
طوفان‌های خورشیدی ذراتی از جنس الکترون و پروتون و یون‌های سنگین هستند که در پی انفجارات سطحی خورشید از آن جدا شده و به سوی فضا از جمله زمین می‌آیند.
تنها اثر شدید این طوفان همان پدیده Aurora یا شفق قطبی می‌باشد. این اشعه‌ها و ضربات طوفان خورشیدی به طور مستقیم زمین را مورد اصابت قرار نمی‌دهد. خوشبختانه میدان مغناطيسي زمين مانند سپري جلوي بسياري از اين تشعشعات را ميگيرد و این میدان مغناطیسی زمین است که موجب می شود پدیده‌ی طوفان خورشیدی تبدیل به رخدادی زیبا به نام شفق قطبی شود. شفق قطبي در اثر برخورد همين تشعشعات به سپر مغناطيس زمين به وجود می‌آید كه به صورت درخشش نورهاي زيبايي ديده مي‌شود. شفق قطبی در برخورد ذرات باردار از مگنتوسفر زمین که معمولا الکترون و گاهی اوقات پروتون هستند و ذرات سنگین‌تر با اتم‌ها و مولکول‌ها به وجود می‌آیند.
شفقهاي قطبي در حول محور مغناطيسي زمين به وجود مي‌‌آيند و تقريبا در محيطي دايره وار دور اين محورها قابل مشاهده هستند. از آنجا كه قطب مغناطيسي و جغرافيايي زمين كاملا بر هم منطبق نيست گاهي اين شفقها در مناطقي كه انتطار ظهورشان را نداریم نیز دیده می‌شوند. در زمان فعاليت‌هاي شديد خورشيدي اين شفقها حتي از اوكلاهما و آتلانتا در ايالات متحده نيز مي‌توانند ديده شوند.در سال ۲۰۱۱ چنين اتفاقي رخ داد اما احتمالا ركورد ديده شدن اين شفقها مربوط به سال ۱۸۶۲ ميلادي و در زمان نبرد فردريكسبورگ در ويرجينيا بوده است. بسياري از سربازان در دفتر خاطرات خود از اين شفقهاي زيبا ياد كرده‌اند.
هنگامي كه الكترونها و پروتون‌‌هاي جدا شده از سطح خورشيد به دام ميدان مغناطيسي زمين مي‌افتند بيشتر آنها در جهت دايره‌هاي مغناطيسي مارپيچ زمين به سمت قطب‌هاي مغناطيسي حركت مي‌كنند، الكترونها از يك سو و پروتون‌ها از سوي ديگر، اين ميدان‌هاي مغناطيسي در قطب‌ها به هم مي‌رسند. از طرف ديگر همانطور كه مي‌دانيد هوا از اتم‌هاي اكسيژن و نيتروژن تشكيل شده است، در نواحي كه شفقهاي قطبي رخ مي دهد ميزان اكسيژن بيشتر از مناطق ديگر است، از ارتفاع ۱۰۰ كيلومتر تا ۱۰۰۰ كيلومتري با برخورد ذرات باردار به جو انرژي خود را به اتم‌هاي هوا مي‌دهند.يون‌هاي اكسيژن و نيتروژن هوا انرژي دريافت شده را به صورت فوتون با طول موج‌هاي مختلف پخش مي كنند. به ذرات تشكيل دهنده نور فوتون مي‌گويند و طول موج آنها مشخص كننده رنگ آنها است.
این ذرات ١ تا ١٠٠ کیلو الکترون ولت انرژی دارند. آنها در اصل از سوی خورشید به سمت حومه‌ی زمین می‌آیند و بادهای خورشیدی کم انرژی نیز نامیده می‌شوند. این برخورد در اتمسفر توسط الکتریسیته، مولکول و اتم را بالاتر از اتمسفر بادار می‌کند. این انرژی محرک می‌تواند به صورت پرتو‌های نور یا برخورد خالی شود. اکثر شفق‌های قطبی سبز و قرمز توسط اتم‌های اکسیژن درست می‌شوند. مولکول‌ها و یون‌های نیتروژن هم قرمز بسیار کم رنگ و آبی بنفش را در شفق‌های قطبی ایجاد می‌کنند.
شفق قطبی در نزدیکی قطب مغناطیسی شمالی زمین به صورت سبز بر افروخته و در هنگام طلوع خورشید به صورت قرمز کمرنگ دیده می‌شود. شفق‌های قطبی معمولاً از سپتامبر تا اکتبر و از مارس تا آوریل اتفاق می‌افتند. بعضی از قبایل کانادایی به این پدیده رقص ارواح می‌گویند.
شفق قطبی معمولاً در قطب‌ها اتفاق می‌افتد. ولی به ندرت در عرض‌های جغرافیایی میانی نیز دیده می‌شوند وقتی که طوفان‌های مغناطیسی اتفاق می‌افتند. طوفان‌های مغناطیسی در دوره‌ی تناوب ۱۱ ساله‌ی خورشیدی یا ۳ سال بعد از این دوره‌ی تناوب اتفاق می‌افتند.
همچنین آشکار است که شفق قطبی به هنگام روز بوجود می‌آید، بطوری که نور آن همواره در اتمسفر عرض‌های بالا انتشار می‌یابد. وجود شفق قطبی چندین قرن است که مورد شناسایی قرار گرفته است. در اوایل تصور می‌شد که شفق قطبی ناشی از بازتاب نور خورشید توسط یخ‌های قطبی است. نظریه دیگری عبارت از روشن شدن آسمان توسط خدایان بوده است. امروزه نظریه ذرات باردار شتاب‌دار مسئول این پدیده شناخته شده اند.
در نيمكره‌ی شمالي شفق هاي قطبي از ساحل شمالي سيبري، اسكانديناوي، ايسلند، مناطق جنوبي گرينلند و شمال كانادا و آلاسكا قابل مشاهده هستند، در نيمكره جنوبي نيز امكان به وجود آمدن شفقهاي قطبي وجود دارد اما نه به اندازه نيمكره‌ی شمالي. منطقه قابل مشاهده در نيمكره‌ی جنوبي عمدتا بر فراز قطب جنوب يا اقيانوس جنوب است. براي ديدن شفقهاي قطبي جنوب بايد به تاسماني برويد يا شايد از مناطق جنوبي آرژانتين و فالكلند نيز بتوانيد اين شفقها را ببينيد اما امكان آن ضعيف‌تر است.
ماهواره‌ها مي توانند از شفقهاي قطبي عكس بگيرند، در حقيقت اين شفقها به قدري پر نور هستند كه حتي از يك سياره ديگر نيز هنگام شب زمين قابل مشاهده هستند. مدار ايستگاه فضايي بين المللي به حدي پايين است كه گاهي اوقات از ميان اين شفقها رد مي شود ولي به علت چگالي كم اين نورها سرنشينان ايستگاه متوجه اين رخداد نمي‌شوند مگر در مواقعي كه يك توفان خورشيدي صورت گيرد.
هنگام رخ دادن توفان‌هاي خورشيدي با بالا رفتن تشعشات حول اين ايستگاه به علت برخورد ذرات خورشيدي با جو، سرنشينان ايستگاه فضايي بين المللي به مناطق امن‌تر اين ايستگاه مي‌روند. در اين زمان آنها مي‌توانند چنين تصاوير شگفت انگيزي از شفقهاي قطبي را از فضا ثبت كنند.
دوره‌ی تناوب ظهور شفق‌های قطبی
شفق‌های قطبی با دوره‌های متفاوت مشاهده می‌شوند. اختلاف دوره‌های شفق قطبی بعضی اوقات به چندین سال می‌رسد. مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته‌اند که دوره‌های زیادی ماکزیمم شفق‌های قطبی بطور مرتب در 11.5 سال تکرار می‌شوند . در طول این مدت ، شماره شفق‌های قطبی نخست سال به سال کاهش می‌یابد و سپس شروع می‌کند به زیاد شدن تا مقدار آن در 11.5 سال از نو به ماکزیمم می‌رسد.
آتش سرد
شفقهاي قطبي شبيه آتش اند اما حس گرما را انتقال نخواهند داد. حرارت از سرعت متوسط حركت مولكول‌ها پديد مي آيد با اين تعريف درجه حرارت در مناطق فوقاني جو مي تواند تا هزاران درجه نيز بالا رود اما احساس گرما مساله اي ديگر است.
به علت چگالي پايين هوا تا ۱۰۰ كيلومتري سطح زمين دماسنج دمايي زير ۰ درجه را نشان خواهد داد، همانطور كه قبلا گفتيم فاصله ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ كيلومتري از سطح زمين محل شكل‌‌گيري شفقهاي قطبي است پس نور شفقهاي قطبي از مناطقي سرد به چشم ما مي‌رسد.
با دوربین بهتر دیده می‌شوند
شفقهاي نسبتا كم نور، بيشتر نور قرمز را از خود ساطع مي‌كنند و دامنه از نورها كه قابل مشاهده توسط شبكيه چشم انسان نيست، اما دوربين‌هاي ديجيتال نسبت به اين نورها حساس‌ترند. با تنظيم آنها براي نورگيري طولاني مدت در مكاني با آسمان كاملا تاريك و تميز می توان عکس های فوق العاده جذاب و دیدنی تهیه کرد.
سيارات ديگر نيز شفق قطبي دارند
كاوشگرهاي ويجر ۱ و ۲ اولين تصاوير را از شفقهاي مشتري و زحل و سپس اورانوس و نپتون به زمين مخابره كردند. بعد از آن تصاويري كه تلسكوپ فضايي هابل از اين رخداد به زمين مخابره كرد نشان مي‌دهد كه شفق‌های قطبي اين سيارات منظومه شمسي از زمين بسيار قدرتمند‌تر است زيرا آنها ميدان مغناطيسي قوي‌‌تري دارند.
در اورانوس شفقها قدري عجيب هستند زيرا ميدان مغناطيسي اين سياره تقريبا عمود بر محور چرخش آن است. بنابراين به جاي آنكه مانند سيارات ديگر شفقها به صورت نوارهايي حول محور مغناطيسي تشكيل شود بيشتر به صورت لكه‌هاي نوراني به چشم مي‌خورد.
اين موضوع در تصاويري كه تلسكوپ فضايي هابل در سال ۲۰۱۱ ميلادي به زمين ارسال كرد به چشم مي‌خورد اگرچه در اينكه شفقهاي اورانوس هميشه به اين شكل باشند جاي شك است زيرا از سال ۱۹۸۶ ميلادي فضا پيمايي از نزديك اين سياره نگذشته است.
منابع:
سایت ایرنا
سایت bigbangpage.com
