شفق قطبی چیست؟

در این پست قراره با یکی دیگه از پدیده‌های زیبای طبیعت آشنا بشیم.

شفق قطبی یکی از پدیده‌های جوی بسیار زیبای کرهٔ زمینه. شفق قطبی پدیدهٔ ظهور نورهای رنگین و متحرک در آسمان شبه و معمولا در عرض‌های نزدیک به دو قطب زمین بر اثر برخورد ذرات باردارِ بادِ خورشیدی و یونیزه شدن مولکول‌های موجود در یون‌سپهر (یونوسفر) زمین به‌وجود میاد.

خورشید با فاصله ۹۳ میلیون مایل از زمین، تاثیرات بسیار بیشتری از سطح مرئی خودش داره. طوفان‌های (بادهای) بزرگ خورشیدی، ذرات باردار خورشیدی رو به فضا پرتاب می‌کنن. اگر زمین در مسیر جریان این ذرات باردار باشه، میدان مغناطیسی و جو سیاره زمین واکنش نشون می‌دن. وقتی ذرات باردار خورشید به اتم و مولکول‌های موجود در جو زمین برخورد می‌کنن، این ذرات تحریک می‌شن و باعث روشن شدن اون‌ها می‌شن.

تحریک اتم به این معنیه: از اونجایی که اتم متشکل از هسته‌ی محاصره شده توسط‌ مداری از الکترون هاست، با برخورد ذرات باردار از خورشید به اتمسفر زمین، الکترون‌ها به مدارهای بالاتر و دورتر از هسته منتقل می‌شن. وقتی که الکترون به مدار نزدیک هسته یا همون حالت پایدار برمی‌گرده، ذره‌ای نور یا فوتون آزاد می‌کنه. پدیده شفق قطبی، مثل عملکرد چراغ‌های نئونه که از برق به عنوان محرک برای اتم‌های گاز نئون درون لوله‌های شیشه‌ای استفاده می‌شه.

رنگ های به‌وجود اومده به مکان جغرافیایی بستگی ندارن. کاملاً تصادفی هستن و به فعالیت شفق در نقاط مختلف جهان بستگی دارن. رایج‌ترین رنگ شفق های قطبی، سایه‌های سبز رنگه. بسته به اینکه چه عناصری در چه ارتفاعی و با چه سرعتی با میدان مغناطیسی زمین در تعامل هستن، رنگ‌های مختلف شروع به ظاهر شدن می‌کنن. اگر ذرات برانگیخته شده اکسیژن باشن، معمولاً نور سبز یا زرد می‌بینیم؛ اگر ذرات اکسیژن در ارتفاعات بسیار بالا باشن، نور قرمزی در بالای شفق قطبی ساطع می‌شه. اگر ذرات نیتروژن باشن، به احتمال زیاد نور مایل به آبی می‌بینیم. رنگ‌های بنفش، سفید و آبی معمولا در تاج‌ها (نورهایی که به سمت ما میان) دیده می‌شن، اما در کل رنگ سبز رایج‌ترین رنگ شفق قطبی هست.

در مشتری و زحل قطب‌های مغناطیسی قوی‌تری وجود داره و هر دوشون کمربند تشعشع بزرگی دارن و شفق‌های قطبی به وضوح توسط تلسکوپ هابل در اون‌ها دیده شده. در اورانوس و نپتون هم شفق قطبی وجود داره. شفق‌های قطبی در جایی مثل زمین توسط بادهای خورشیدی ایجاد می‌شن ولی در مشتری قمرهاش به خصوص قمر آیو علت وجود این پدیده هستن. این پدیده همچنین در مریخ و زهره هم دیده می‌شه چون سیاره زهره مغناطیس درونی نداره. شفق قطبی توی زهره گاهی تمام سطح سیاره رو هم می‌پوشونه! این پدیده در سیاره زهره هم توسط بادهای خورشیدی به‌وجود میاد. (تصویر اسلاید شفق قطبی سیاره مشتریه که توسط تلسکوپ هابل گرفته شده)