شفق قطبی چگونه به وجود می‌آید؟

شفق قطبی یک پدیده نجومی جذاب است که برای هزاران سال بشر را به هیجان آورده است. پدیده قطبی زمانی رخ می دهد که ذرات باردار خورشید با جو فوقانی زمین برهم کنش می کنند.

به گزارش دیجیاتو، در این مقاله با شفق شمالی بیشتر آشنا می شویم.

شفق قطبی چگونه تشکیل می شود؟

شفق زمانی تشکیل می شود که ذرات پرانرژی خورشید با سرعتی در حدود 72 میلیون کیلومتر در ساعت به جو فوقانی زمین برخورد کنند. خورشید در هر لحظه ذرات باردار را از “تاج” یا اتمسفر بالایی خود با سرعت ذکر شده خارج می کند که به آن “باد خورشیدی” می گویند. شفق های قطبی زمانی تشکیل می شوند که باد خورشیدی به یونوسفر یا جو فوقانی زمین برخورد کند.

با این حال، این پدیده زیبا تنها در قطب های زمین قابل مشاهده است، زیرا میدان مغناطیسی زمین همیشه ما را از هجوم ذرات باردار محافظت می کند. به عبارت دیگر، میدان مغناطیسی زمین، ذرات را به سمت قطب ها هدایت می کند تا این ذرات باردار به ما آسیبی نرسانند. این مشکل باعث می شود که نوارهای رنگی بسیار زیبایی را در آسمان در قطب ببینیم.

تاریخچه کشف

اگرچه ستاره شناس ایتالیایی گالیله گالیله در سال 1619 با الهام از الهه رومی و خدای یونان باستان نام «شفق قطبی» را ابداع کرد، اما تحقیقات تاریخی نشان می دهد که این پدیده زیبا در حدود سی هزار سال پیش بر روی دیوار غاری در فرانسه نقاشی شده است.

از آن زمان، به نظر می رسد مردم در سراسر جهان از دیدن این پدیده شگفت زده شده اند و از انواع داستان های تخیلی برای توصیف آن استفاده کرده اند. افسانه ای در آمریکای شمالی می گوید که این نوارهای رنگی زیبا، ارواحی هستند که با سر شیر دریایی در افق توپ بازی می کنند، در حالی که وایکینگ ها فکر می کردند این یک پدیده نورانی است که در زره خدایان جنگجوی ماوراء طبیعی منعکس شده است.

ستاره شناسان نیز در تحقیقات خود به این پدیده اشاره می کنند. به عنوان مثال، اخترشناس سلطنتی پادشاهی بابل گزارش خود را از این پدیده در لوحی به تاریخ 567 قبل از میلاد ثبت کرده است. گزارشی از اخترشناسان چینی از سال 193 قبل از میلاد نیز در مورد این پدیده ثبت شده است.

علم پشت پدیده شگفت انگیز شفق قطبی تا اوایل قرن بیستم نامشخص بود. کریستین بیرکلند دانشمند نروژی در توضیح این پدیده این فرضیه را مطرح کرد که الکترون های ساطع شده از لکه های خورشیدی پس از هدایت میدان مغناطیسی به قطب های زمین، این نورهای زیبا را تولید می کنند. این نظریه با پیشرفت علم ایجاد شد.

چرا شفق های قطبی رنگی هستند؟

همانطور که گفتیم، ذرات باردار خورشیدی توسط میدان مغناطیسی سیاره ما به سمت قطب ها حرکت می کنند و با جو زمین تعامل دارند. برهم کنش این ذرات باردار با جو فوقانی زمین رگه های رنگی ایجاد می کند. به عبارت دیگر علت رنگ شفق قطبی برهمکنش ترکیبات شیمیایی مختلف جو زمین با ذرات باردار است. پدیده “فلورسانس” این نوارهای سبز جذاب را ایجاد می کند.

هر اتم یا مولکول در جو زمین، خواه یک اتم هیدروژن یا یک مولکول دی اکسید کربن، هر کدام رنگ های منحصر به فرد خود را در این فعل و انفعالات دارند. رنگ های غالبی که در طول این پدیده در آسمان دیده می شوند سبز و قرمز هستند. رنگ قرمز به دلیل برهمکنش ذرات باردار خورشیدی با مولکول های نیتروژن و رنگ سبز به دلیل برهمکنش با مولکول های اکسیژن است.

شکل شفق و شدت آن

تغییر مداوم مقدار ذرات باردار خارج شده از تاج خورشیدی، سرعت متفاوت برهمکنش این ذرات با یونوسفر زمین، حرکت سیاره زمین و وجود ذرات باردار دیگر در اطراف سیاره ما، همه اینها بر شکل آن تأثیر می گذارد. و شدت شفق. با مطالعه شدت شفق، دانشمندان می توانند اطلاعاتی در مورد میدان مغناطیسی زمین و شدت ذرات باردار خورشید به دست آورند.

شفق های قطبی همچنین اطلاعات ارزشمندی در مورد جو زمین در اختیار دانشمندان قرار می دهند. از جمله این اطلاعات می توان به چگالی، سرعت جریان ذرات و قدرت جریان الکتریکی در جو اشاره کرد. این پارامترها اطلاعاتی در مورد میدان مغناطیسی زمین، نحوه گسترش آن در فضا و چگونگی تغییر آن در طول زمان می دهد. همه اینها برای محافظت از زمین و فناوری فضایی در برابر ذرات باردار و خطرناک خورشیدی مهم هستند.

شفق های قطبی سیارات دیگر

شفق های قطبی در سیارات دیگر نیز دیده می شوند. تنها چیزی که برای وقوع این پدیده ضروری است وجود میدان مغناطیسی و جو در این سیاره است. طبق تحقیقات انجام شده، شفق های قطبی را می توان در جو غول های گازی مانند مشتری مشاهده کرد. جای تعجب نیست زیرا همه این سیارات دارای میدان مغناطیسی قوی هستند.

میدان مغناطیسی مشتری بیست هزار بار قوی تر از میدان مغناطیسی زمین است. بنابراین شفق های این سیاره بسیار درخشان تر از شفق های قابل مشاهده در آسمان سیاره ما هستند. نکته قابل توجه این است که شفق قطبی در این سیاره تنها توسط ذرات باردار خورشید ایجاد نمی شود. مشتری دارای قمری به نام “Io” است که ذرات باردار را از سطح خود ساطع می کند. این قمر در واقع آتشفشانی ترین جسم منظومه شمسی است.

جالب است بدانید که این پدیده جذاب در سیاراتی مانند زهره و مریخ نیز ثبت شده است، هرچند این سیارات میدان مغناطیسی بسیار ضعیفی دارند.

اخترفیزیکدانان و ستاره شناسان حتی توانسته اند شفق های قطبی را در برخی از ستاره های کوتوله سرخ گزارش کنند. با این حال، منشا ذرات حاملگی که باعث ایجاد چنین پدیده ای در ستاره ها شده است، نامشخص است.

کجا و چه زمانی می توان این پدیده جذاب را مشاهده کرد؟

اینها دو سوال اصلی هستند: شفق قطبی کجاست و کجا دیده می شود؟ این پدیده جذاب را می توان در آسمان شب در نقاط نزدیک به قطب شمال مشاهده کرد. دیدن شفق قطبی با چشم غیرمسلح امکان پذیر است که خبر خوبی برای علاقه مندان به آسمان شب است.

جالب است بدانید که شفق های قطبی 24 ساعت در روز، هفت روز هفته و 365 روز در سال ظاهر می شوند، اما این بدان معنا نیست که آنها به راحتی قابل مشاهده هستند. برای دیدن آن باید در جای مناسبی باشید.

نروژ بهترین مکان برای دیدن این پدیده جذاب است. در فاصله حدود 2500 کیلومتری از قطب شمال، منطقه ای به نام «منطقه شفق قطبی» وجود دارد که می توان گفت بهترین مکان برای رصد شفق شمالی است. البته توجه داشته باشید که این پدیده در عرض های جغرافیایی دیگر نیز قابل مشاهده است.

در این مناطق بهتر است تا حد امکان از شهر دور باشید تا نور شهر مزاحم نشود. هر چه آسمان تیره تر باشد نوارهای رنگی را بهتر می بینید. فنلاند، آلاسکا، کانادا و سوئد دیگر کشورهای محبوب برای مشاهده این پدیده جذاب هستند.

1403، بهترین زمان برای مشاهده شفق شمالی

خورشید همیشه می تابد، اما شدت پرتاب ذرات باردار هر 11 سال تغییر می کند. به عبارت دیگر هر 11 سال خورشید وارد چرخه ای می شود که در آن شدت بادها به حداکثر حد ممکن می رسد. در این دوره زمین با مقادیر زیادی ذرات باردار بمباران می شود. به همین دلیل است که ما شاهد قوی ترین و درخشان ترین شفق روی زمین هستیم.

خبر خوب این است که اکنون به این دوره بسیار نزدیک شده ایم و در سال های 1403 و 1404 شدت باد خورشیدی به حداکثر شدت خود می رسد. دانشمندان نمی توانند زمان دقیق ظهور قوی ترین باد خورشیدی را پیش بینی کنند، اما می دانیم که در این دوره قوی ترین جریان ذرات باردار به سمت زمین هدایت می شود.

برخی از سازمان های فضایی پاییز و زمستان 1403 را بهترین زمان برای رصد شفق های قطبی می دانند. البته توجه داشته باشید که این بدان معنا نیست که این پدیده جذاب در سال های آینده قابل مشاهده نیست. در این زمان، تنها شفق قطبی شدیدتر است و واضح تر دیده می شود.

نتیجه

در این مقاله به پدیده جذاب شفق قطبی پرداختیم. در این مقاله می خوانیم که این پدیده زیبا چگونه شکل گرفته و در چه مکان ها و زمان هایی در آسمان دیده می شود. دیده‌ایم که شفق‌های قطبی در سیارات دیگر نیز دیده می‌شوند. در نهایت می خوانیم که سال های 1403 و 1404 بهترین سال ها برای مشاهده این پدیده هستند، زیرا خورشید در دوره فعالیت فزاینده قرار دارد.