هل تساءلت من قبل؟ كيف ولماذا يتشكل الشفق القطبي؟
يعتبر الشفق القطبي أو الأضواء القطبية ظاهرة فريدة الجمال وقليلون هم الأشخاص الذين حضوا لحظ الاستمتاع بسحر مشاهدتها، فهي، كما يشير اسمها، لا تظهر إلا قرب القطبين. ظاهرة حاك حولها الأقدمون العديد من الأساطير، محاولين شرح ما يحدث فوق أعينهم.
فما سبب انحصار ظهورها في تلك المناطق فقط، ما مصدرها وما هي طريقة تشكلها فيزيائيًا؟
تلاقي الرياح الشمسية مع الحقل المغناطيسي الأرضي:
تصدر الشمس بصفة متواصلة دقائق مشحونة كهربائيًا (بروتونات، إلكترونات…) مشكلةً ما يسمى العواصف الشمسية. فإن كانت تلك الإصدارات كثيفة وقوية بما يكفي (فترة الهيجان الشمسي)، وموجهة نحو جهة تواجد الأرض، فستجد تلك الدقائق نفسها في تفاعل مع الحقل المغناطيسي الأرضي بين ارتفاعي 800 و 1000 كم. وحسب شحنتها (50% سالبة و 50% موجبة) تُوّجهها خطوط الحقل المغناطيسي نحو القطبين المغناطيسيين الشمالي و الجنوبي[١] فتخترق بذلك الغلاف الجوي للأرض.
التفاعل بين دقائق شمسية ودقائق من الغلاف الجوي:
على مستوى كلا القطبين تتعرض ذرات الأوكسجين وذرات الآزوت لاصطدامات مع دقائق العواصف الشمسية، فتغير إلكترونات تلك الذرات مدارها الى مدارات أعلى وذلك لاكتسابها طاقة جديدة، لكن سرعان ما تتخلى عن تلك الطاقة القادمة من الشمس، فتحرّرها على شكل فوتونات(دقائق ضوئية) لتعود إلى مداراتها الطبيعية، مشكلة بذلك ألواحًا ضوئية في سماء تلك المناطق، هذه الظاهرة جدُّ آنية، لكنّها متكررة ما دامت السماء مشحونة بالدقائق الشمسية التي تمنحها الطاقة الكافية لتأيُّن ذراتها، لذلك تستغرق الأطياف القطبية من الوقت بضع دقائق إلى عدة ساعات وحسب نسب الغازات المتواجدة على أكثر من ارتفاع تتغير ألوانه بين الأخضر وهو اللون السائد، إلى الأحمر و البنفسجي.
مخطط يظهر العملية الفيزيائية وراء ظهور أضواء الشفق القطبي.
متى بالإمكان مشاهدة هذه الظاهرة:
يتّبع نشاط الشمس دورات من أحد عشرة سنة تتغير فيه شدة العواصف الشمسية، بذلك تكون نسبة حدوث ظاهرة الأطياف أعلى في ذروة كل دورة، تحدث الظاهرة طوال اليوم لكنّها تشاهد في الليل فقط وأكثر حدوثًا شتاءً مع شرط صفاء السماء.
توجد هذه الظاهرة على جميع الكواكب ذات الأغلفة الجوية مثل زحل والمشتري.
[١]: لا يجب الخلط بين القطبين المغناطيسيين للأرض وقطبيها الجغرافيين، فالقطب الشمالي المغناطيسي للأرض يتواجد بجنوبها الجغرافي والجنوبي بشمالها الجغرافي إلّا أنّهما غير متطابقين مع القطبين الجغرافيين تمامًا فضلًا عن كونهما متحركان.
