نورهای شمالی (Northern Lights)، که به نام شفق قطبی (Aurora Borealis) نیز شناخته می‌شود، قرن‌ها منبع شگفتی بوده است. این نمایش‌های نوری خیره‌کننده که در آسمان شب می‌رقصند، الهام‌بخش افسانه‌ها، اسطوره‌ها و داستان‌های بی‌شماری شده‌اند. اما چه چیزی باعث به وجود آمدن این نورهای اثیری (در دانش باستانی اثیر یا اتر (Aether) را عنصر پنجم (بعد از آب، خاک، هوا و آتش) می‌دانستند که جهان را فرای مرز زمینی پر کرده است – مترجم) می‌شود؟ بیایید به عمق این موضوع بپردازیم و رمز و راز یکی از خیره‌کننده‌ترین پدیده‌های طبیعی را کشف کنیم.
دانش پشت شفق قطبی
سه عامل کلیدی بر این نمایش خیره‌کننده نورهایی که از سطح زمین مشاهده می‌کنیم تأثیر می‌گذارند: باد خورشیدی، میدان مغناطیسی زمین و برخوردهای اتمی.
باد خورشیدی
در قلب شفق‌های قطبی، باد خورشیدی قرار دارد. این جریان از ذرات باردار، عمدتاً الکترون‌ها و پروتون‌ها، با سرعتی حدود یک میلیون مایل در ساعت از خورشید به سمت زمین می‌شتابد. این را می‌توان به عنوان یک نقاش کیهانی تصور کرد که جو زمین را به عنوان بوم خود استفاده می‌کند.
میدان مغناطیسی زمین
وقتی این ذرات باردار از باد خورشیدی به سیاره ما می‌رسند، به لطف میدان مغناطیسی زمین به سمت قطب‌های مغناطیسی زمین جذب می‌شوند. این میدان مانند یک سپر حفاظتی عمل می‌کند و این ذرات را از طریق مگنتوسفر، منطقه‌ای پر از نیروهای الکتریکی و مغناطیسی ( و همچنین منطقهٔ تعامل میان میدان مغناطیسی طبیعی سیاره و باد خورشیدی – مترجم)، هدایت می‌کند.
برخوردها
وقتی این الکترون‌ها به جو بالایی زمین می‌رسند، با اتم‌های اکسیژن و نیتروژن برخورد می‌کنند. اینجا است که جادو اتفاق می‌افتد — بسته به اینکه کدام اتم را ضربه می‌زنند و در چه ارتفاعی، رنگ‌های متفاوتی ظاهر می‌شود:
- سبز: اکسیژن، تا ارتفاع ۱۵۰ مایل (۸۰ کیلومتر)
- قرمز: اکسیژن، بالای ۱۵۰ مایل (۲۴۱ کیلومتر)
- آبی: نیتروژن، تا ارتفاع ۶۰ مایل (۹۶ کیلومتر)
- بنفش/ارغوانی: نیتروژن، بالای ۶۰ مایل (۹۶ کیلومتر)
رقص شفق‌ها
شفق‌ها ثابت نیستند. آنها “رقص” می‌کنند و درخشش دارند، که نتیجه تعامل نیروهای مغناطیسی و الکتریکی در ترکیب‌های همیشه در حال تغییر است.
یک رقص باله را تصور کنید، اما به جای رقصندگان، جریان‌های جوی با جریان حیرت‌انگیز ۲۰,۰۰۰,۰۰۰ آمپر در ۵۰,۰۰۰ ولت در حال حرکت هستند. برای مقایسه، مدارهای برقی خانه شما در صورت عبور جریان بیش از ۳۰-۱۵ آمپر در ۱۲۰ ولت قطع می‌شوند!
این نمایش‌های نوری عمدتاً در اطراف بیضی‌های شفقی (auroral ovals) رخ می‌دهند که در اطراف قطب‌های مغناطیسی متمرکز هستند. قطب‌های مغناطیسی همان قطب‌های جغرافیایی که می‌شناسیم، مانند قطب شمال، نیستند. شفق‌ها بیشتر با دایره‌های قطبی شمالی و جنوبی هم‌راستا هستند. با این حال، در دوره‌های فعالیت بالای لکه‌های خورشیدی، که یک چرخه ۱۱ ساله به نام چرخه خورشیدی (Solar Cycle) دارند، می‌توانید شفق‌های شمالی را در نقاط (عرض‌های جغرافیایی) جنوبی‌تر نیز ببینید.
انواع شفق‌ها
شفق‌های شمالی تنها شفق‌هایی نیستند که از زمین قابل مشاهده‌اند.
- شراره‌های خورشیدی و پرتاب ماده تاجی (Solar Flares & Coronal Mass Ejections): این‌ها طوفان‌های خورشیدی به‌خصوص قوی هستند که می‌توانند درخشندگی و دامنه شفق‌های شمالی را افزایش دهند.
- شفق جنوبی (Aurora Australis): در حالی که نیمکره شمالی نمایش نوری خود را دارد، نیمکره جنوبی نیز از آن بی‌نصیب نیست. شفق‌های جنوبی، یا شفق استرالیایی، در شب‌های آسمان جاهایی مانند استرالیا و نیوزیلند می‌درخشند.
- فعالیت خورشیدی (Sun’s Activity): خورشید در دوره‌های فعالیت، موسوم به چرخه خورشیدی، دچار تغییراتی می‌شود. دوره‌های فعالیت بالا، یا بیشینه خورشیدی (solar maximum)، می‌توانند منجر به شفق‌های بیشتر و پررنگ‌تری شوند.
اگر می‌خواهید زیبایی شفق‌ها را ثبت کنید، مطمئن شوید که تنظیمات دوربین خود را درست کرده باشید. یک زمان طولانی‌تر می‌تواند به شما کمک کند تا عظمت کامل آنها را ثبت کنید.
حال این جالب است
اصطلاح “شفق قطبی” (aurora borealis) از نام الهه رومی سپیده‌دم، آرورا (Aurora)، و کلمه یونانی برای باد شمالی، بورئاس (Boreas)، گرفته شده است. بنابراین، دفعه بعد که به شفق‌های شمالی نگاه می‌کنید، به یاد داشته باشید که شما شاهد رقصی هستید که برای هزاران سال انسان‌ها را متحیر کرده است.
نویسنده: Austin Henderson
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
