الشفق القطبي تفسير علمي

الشفق القطبي، الأضواء القطبية، والمعروف أيضًا باسم "الأضواء الشمالية" أو "الأضواء الجنوبية"، هو نتيجة لعمليات فيزيائية معقدة تحدث في الغلاف المغناطيسي للأرض. تتشكل عندما تصطدم الجسيمات المشحونة من الشمس، وخاصة البروتونات والإلكترونات، بالغلاف المغناطيسي للأرض

في الأيام الأخيرة، تمكن المشاهدون في جنوب أوروبا وحتى في مناطق خطوط العرض المنخفضة مثل بورتوريكو وجنوب فلوريدا من مشاهدة عرض الشفق القطبي الشمالي كانت تقتصر عادةً على خطوط العرض العليا، وقد حدثت اختناقات مرورية في الجزيرة الجنوبية لنيوزيلندا للأشخاص الذين أرادوا مشاهدة الشفق القطبي الذي تم تشفيره على طول الطريق إلى هناك. أدى انفجار ضخم للكتلة التي تزين الشمس في 10 مايو، إلى انبعاث جسيمات مشحونة وتحول الملامسة للمجال المغناطيسي للأرض إلى عاصفة مغناطيسية تملأ السماء بأضواء متعددة الألوان.

الشفق القطبي، الأضواء القطبية، والمعروف أيضًا باسم "الشفق القطبي الشمالي" أو "الأضواء الجنوبية"، هو نتيجة لعمليات فيزيائية معقدة تحدث في الغلاف المغناطيسي للأرض. وتتشكل عندما تصطدم الجسيمات المشحونة من الشمس، وخاصة البروتونات والإلكترونات، بالغلاف المغناطيسي للأرض. ويعمل هذا الغلاف المغناطيسي بمثابة درع يحمي الأرض من هذه الجسيمات، لكن بعضها يتمكن من الدخول عبر القطبين المغناطيسيين حيث يكون المجال المغناطيسي أضعف.

وعندما تصطدم هذه الجسيمات بالجزيئات والذرات الموجودة في الغلاف الجوي، فإنها تنقل الطاقة إلى هذه الذرات مما يجعلها مثارة ثم تطلق هذه الطاقة على شكل ضوء عندما تعود إلى حالتها المستقرة. ترجع الألوان المختلفة للشفق القطبي إلى اختلاف أنواع الغازات الموجودة في الغلاف الجوي والارتفاع الذي تحدث فيه العملية. على سبيل المثال، يتشكل الشفق الأخضر من الأكسجين على ارتفاع حوالي 100 كيلومتر فوق سطح الأرض، بينما يتشكل الشفق الأحمر من الأكسجين على ارتفاعات أعلى.

وتتأثر هذه الظاهرة بنشاط الشمس، وخاصة فجوة الكتلة الشمسية والثقوب الإكليلية التي تخلق تدفقًا أقوى للجسيمات من الشمس نحو الأرض. تؤدي فترات النشاط الشمسي العالي إلى ظهور أضواء أكثر سطوعًا ووضوحًا في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك عند خطوط العرض الأقل من المعتاد. ومن خلال رحلات المستكشفين، تم اكتشاف وجود ظاهرة مماثلة أيضًا في الجنوب - الشفق القطبي الجنوبي وكان يُطلق عليه اسم الشفق الأسترالي.

مصطلح "الشفق القطبي" للشفق القطبي صاغه غاليليو في عام 1619، حيث جمع بين اسم إلهة الفجر الرومانية، أورورا، والاسم اليوناني لريح الشمال، بورياس. وترتبط هذه الظاهرة بالفجر في أساطير مختلفة بسبب ألوانه المضيئة في السماء.

عادة ما يظهر الشفق القطبي في "منطقة الشفق القطبي"، وهي عبارة عن شريط ضيق من خطوط العرض بالقرب من القطبين المغنطيسيين الأرضيين. ويكون مرئيا بشكل رئيسي في الليل، ويتأثر بالرياح الشمسية التي تدفعه إلى الجانب الليلي من الأرض، مكونا "دائرة الشفق القطبي" التي تتغير وفقا لنشاط الشمس.

تعتبر عملية تسريع الجسيمات ضرورية لإنشاء الشفق القطبي. يتم تسريع هذه الجسيمات نتيجة للاضطرابات في الغلاف المغناطيسي وهي مصدر الضوء الذي يتم ملاحظته على شكل شفق.

للشفق القطبي، وخاصة الأضواء الشمالية، دور في الفولكلور منذ العصور القديمة. تشير السجلات التاريخية والفولكلور من جميع أنحاء العالم إلى الشفق القطبي كعلامات أو كوسيلة تتواصل من خلالها الآلهة أو الأرواح مع الإنسان، بينما في الأساطير الإسكندنافية، على سبيل المثال، كان الشفق القطبي يعتبر انعكاسًا لتيارات كبيرة من الأسماك.

ولكن فقط في العصر الحديث كان من الممكن فهم عواقب هذه الظاهرة. من بين الأحداث البارزة حدث كارينغتون عام 1859، وهو عبارة عن عاصفة مغنطيسية أرضية شديدة للغاية أدت إلى انقطاع الاتصالات وأنتج الشفق القطبي الساطع للغاية، لدرجة أنه يمكن تسميته بشجرة الصنوبر. في حادثة كارينغتون، استخدم مشغلو التلغراف التيار الكهربائي الناتج عن الشفق القطبي لنقل الرسائل عبر مسافات طويلة عند انقطاع أنظمة الطاقة العادية.

الشفق القطبي خارج كوكب الأرض

ولا يقتصر الشفق القطبي على الأرض فحسب، بل تمت ملاحظته أيضًا على كواكب أخرى في النظام الشمسي مثل كوكب الزهرة والمشتري وزحل، حيث يتم إنشاؤه من خلال عمليات مماثلة لاصطدام الرياح الشمسية بمجالات مغناطيسية أقوى. وفي الآونة الأخيرة أصبح من الممكن قياس هذه الظاهرة أيضا في كواكب خارج المجموعة الشمسية.

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• الاكتشاف: الكابلات المغناطيسية تربط الأرض بالشمس
• أخذت شاندرا صورة بالأشعة السينية للشفق القطبي
• الأضواء القطبية الشمالية والجنوبية – في صورة نادرة في نفس الوقت
• يطير القطب المغناطيسي الشمالي بسرعة من كندا إلى سيبيريا، والآن نفهم السبب
• الأشياء التي تعرفها ياوريم: إلى أين تشير إبرة البوصلة؟