شفق قطبی چیست؟

Auroras : north/south polar lights یا شفق های قطبی، نور های زیبایی هستند که به طور طبیعی در آسمان دیده می شوند و معمولا در شب و در عرض های جغرافیایی قطبی به چشم می خورند.

آن ها در یونوسفر تشکیل می شوند و در سپیده دم قطبی قابل مشاهده هستند. در عرض جغرافیایی قطب شمال به آن ها شفق های شمالی نیز گفته می شود؛ (aurora borealis) که این نام بر گرفته از نام رب النوع رومی سپیده دم و نام یونانی باد شمالی است که در سال ١٦٢١ توسط Pierre Gassendi روی این پدیده طبیعی گذاشته شد.

به شفق های قطبی، نور قطب شمال هم گفته می شود؛ زیرا آن ها فقط در نیم کره ی شمالی رویت می شوند و هر چه به قطب شمال نزدیک می شوید، با توجه به مجاورت با قطب مغناطیسی شمالی زمین، احتمال بیش تری می رود که بتوانید آن ها را ببینید؛ به طور مثال در شهر های شمالی کانادا که بسیار نزدیک به قطب هستند امکان رویت آن ها بسیار زیاد است.

شفق های قطبی در نزدیکی قطب مغناطیسی شمالی ممکن است خیلی بالا باشد ولی در افق شمالی به صورت سبز بر افروخته و در طلوع خورشید به صورت قرمز کم رنگ دیده می شود.

شفق های قطبی معمولا از سپتامبر تا اکتبر و از مارس تا آوریل اتفاق می افتند. بعضی از قبایل کانادایی به این پدیده رقص ارواح می گویند.

در قطب جنوب نیز این اتفاق می افتد ولی فقط در جنوبی ترین عرض جغرافیایی قابل رویت است. و گاهی اوقات در آمریکای جنوبی و استرالیا ( استرالیا در زبان لاتین به معنی جنوب است) این پدیده مشاهده می شود.

Benjamin Franklin اولین کسی بود که به شفق های قطبی توجه نشان داد. در تئوری او علت وقوع شفق های قطبی، این انتقال نور، در مرکز بار الکتریکی در سرزمین های قطبی توسط برف و رطوبت شدت می گیرد، بود.

مکانیسم شفق های قطبی

شفق قطبی در برخورد ذرات باردار از مگنتوسفر زمین که معمولا الکترون و گاهی اوقات پروتون هستند و ذرات سنگین تر با اتم ها و مولکول های بالاتر (اتمسفر از ٥٠ تا ٨٠ کیلومتر بالاتر) به وجود می آیند.

این ذرات ١ تا ١٠٠ کیلو الکترون ولت انرژی دارند. آن ها در اصل از سوی خورشید به سمت حومه ی زمین می آیند و باد های خورشیدی کم انرژی نیز نامیده می شوند.

این برخورد در اتمسفر توسط الکتریسیته، مولکول و اتم را بالاتر از اتمسفر بادار می کند. این انرژی محرک می تواند به صورت پرتو های نور یا برخورد خالی شود. اکثر شفق های قطبی سبز و قرمز توسط اتم های اکسیژن درست می شوند. مولکول ها و یون های نیتروژن هم قرمز بسیار کم رنگ و آبی بنفش را در شفق های قطبی ایجاد می کنند.

دوره ی تناوبی وقوع:

شفق های قطبی معمولا باید فقط در قطب ها اتفاق بیفتند. ولی به ندرت در عرض های جغرافیایی میانی نیز دیده می شوند ( وقتی که طوفان های مغناطیسی اتفاق می افتند).

طوفان های مغناطیسی در دوره ی تناوب ١١ ساله ی خورشیدی یا ٣ سال بعد از این دوره ی تناوب اتفاق می افتند. در این دوره ی تناوب ١١ ساله که هم اکنون نیز جریان دارد، میزان فعالیت های خورشیدی بالا رفته و با رصد خورشید می توان میزان بالای این فعالیت ها را دید. انرژی حاصل نیز از طریق باد های خورشیدی تامین می شود.

شفق در سیارات دیگر:

در مشتری و زحل، قطب های مغناطیسی قوی تری وجود دارد و هر دو آن ها کمربند تشعشع (radiation belt) بزرگی دارند و شفق های قطبی به وضوح توسط تلسکوپ هابل در آن ها دیده شده است. در اورانوس و نپتون نیز شفق قطبی وجود دارد.

شفق در مشتری

شفق های قطبی در مکانی مانند زمین توسط باد های خورشیدی ایجاد می شود ولی در مشتری، اقمار آن به خصوص قمر lo علت وجود این پدیده هستند.

این پدیده هم چنین در مریخ و زهره نیز دیده می شود؛ زیرا زهره دارای مغناطیس درونی نیست. شفق قطبی در زهره گاهی اوقات تمام سیاره را نیز می پوشاند. این پدیده در زهره توسط باد های خورشیدی تولید می شود. همچنین در ١٤ آگوست ٢٠٠٤ در مریخ نیز این پدیده توسط SPICAM به ثبت رسیده است.