شفق قطبی چیست؟

* کسانی که در عرض های جغرافیایی بالا زندگی می کنند گاهی بیننده ی نمایشی از نورهای لرزان رنگی بر پهنه ی آسمان شب می شوند، پدیده ای که به نام شفق قطبی شناخته می شود. ولی چه چیزی باعث پیدایش آن می شود؟

شفق سه رنگ. درباره ی این عکس بخوانید: * پرچمی برافراشته در دل آسمان سوئد. اندازه ی بسیار بزرگ تر (۱۳ مگابایت)

برخی از اسکیموها بر این باور بوده اند که می توانند ارواح رقصان نیاکان خود را در این شفق های سوسوزَن ببینند. در اسطوره‌های اسکاندیناوی هم شفق قطبی پلی از آتش به سوی آسمان پنداشته می شد که به دست خدایان ساخته شده. هر چه باشد، این نمایش اثیری که در دو قطب سیاره ی زمین رخ می دهد پدیده ای زیبا و فریبنده است.

خورشید ۱۴۹ میلیون کیلومتر از زمین دور است ولی دامنه ی نفوذ آن تا فاصله هایی بسیار فراتر از سطح دیدارپذیرش گسترده شده. توفان های غول آسایی که روی این ستاره رخ می دهد توده هایی از ذرات باردار (پلاسمای خورشیدی) را به فضا می پراکند. اگر زمین بر سر راه یکی از این جریان های پلاسما باشد، میدان مغناطیسی و جَو آن واکنش نشان می دهد.

هنگامی که ذرات باردار خورشید به اتم ها و مولکول های هوای زمین برخورد می کنند، این اتم ها را برانگیخته و به تابش وا می دارند.

برانگیخته شدن یک اتم یعنی چه؟

یک اتم از یک هسته در مرکز و ابری از الکترون درست شده که هسته را در بر گرفته. با برخورد ذرات باردار خورشید به اتم های جو زمین، الکترون ها از هسته دور شده و به ترازهای بالاتر انرژی می روند. الکترونی که به تراز بالاتر رفته اگر دوباره به تراز پایین برگردد، انرژی افزوده اش را به شکل یک ذره ی نور به نام فوتون آزاد می کند.

آنچه که در شفق قطبی رخ می دهد همانند چیزیست که در چراغ های درون بسیاری از تابلوهای نئون روی می دهد. درون لوله ی شیشه ای یک تابلوی نئون، نیروی الکتریسیته برای برانگیختن اتم های گاز نئون به کار می رود. دلیل رنگ های درخشان این تابلوها همین است. سازوکار شفق قطبی هم بر همین پایه است - ولی در مقیاسی بسیار گسترده تر.

رنگ های شفق قطبی نیز مانند خود آن سرچشمه ی رازها و افسانه هایی در تاریخ بشر بوده، رازی که اکنون دانش گره آن را برایمان گشوده: گازهای گوناگون در پی برانگیخته شدن و سپس بازگشت به تراز پایه، رنگ های گوناگون پدید می آورند.

معمولا پایین ترین شفق ها سبزفام دیده می شوند. چنین شفق هایی در فراز حدود ۱۰۰ کیلومتری رخ می دهند و توسط اتم های اکسیژن درون جو که پلاسمای پرسرعت فضا آن ها را برانگیخته پدید می آیند. شفق بالاتر که در بلندای حدود ۲۰۰ کیلومتری رخ می دهد، سرخ فام است و آن هم توسط اکسیژن جو تابیده می شود. تفاوتش با شفق سبزفام در اینست که آن از اکسیژن مولکولی گسیلیده می شود و این، از اکسیژن اتمی.

شماری از بالاترین شفق ها -تا فراز ۵۰۰ کیلومتر- به رنگ آبی دیده می شوند و توسط یون های نیتروژن پدید می آیند. نیتروژن خنثا هم شفق سرخ-بنفش با لبه ی موجدار پدید می آورد. می توانیم تصور کنیم اگر هوای زمین به جای اکسیژن و نیتروژن از گازهای نئون و سدیم درست شده بود، شفق هایی به رنگ سرخ-نارنجی و زرد می دیدیم.

شفق های قطبی اغلب به شکل پرده هایی از نور پدیدار می شوند، ولی می توانند شکل کمانی یا مارپیچی هم داشته باشند که بیشتر در راستای خطوط میدان مغناطیسی زمین شکل می گیرد. بیشتر شفق ها در لایه های پایین جو رخ می دهند و به رنگ سبزند ولی گاهی بالاتر می روند و فام های صورتی نیز در آن ها دیده می شود، و اگر فعالیت شفقی نیرومندی جریان داشته باشد، رنگ های سرخ، بنفش و سفید هم می تواند پدیدار شود.

شفق های قطبی به طور معمول در شمالی ترین جاهای زمین دیده می شوند؛ سرزمین های ساحل اقیانوس منجمد شمالی مانند کانادا و آلاسکا، اسکاندیناوی، ایسلند، گرینلند و روسیه. ولی اگر توفان شفقی نیرومندی رخ بدهد، شفق ها تا عرض های جنوبی تر کشور آمریکا هم گسترده خواهند شد. گفتن ندارد که این جلوه های زیبا به همین روند در مناطق جنوبگان زمین هم رخ می دهند.

امروزه شفق های قطبی دیگر به اندازه ی گذشته اسرارآمیز نیستند ولی هنوز هم مردمان هزاران کیلومتر را می پیمایند تا این نمایش های طبیعی درخشان در جو زمین را به چشم خود ببینند. و گرچه دیگر دلیل علمی شفق را می دانیم ولی هنوز هم تلالوی روشنایی های آن می تواند آتش تخیلاتمان را برافروزد و آن ها را همچون پل ها، خدایان یا ارواح رقصان ببینیم.

واژه نامه:

latitude - aurora borealis - northern lights - Inuit - Norse - mythology - aurora australis - southern lights - sun - solar particle - Earth - planet - magnetic field - atmosphere - atom - molecule - nucleus - electron - photon - neon light - Oxygen - Ionic - Nitrogen - neutra - Sodium

منبع: earthsky

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان