من الظواهر الطبيعية التي تظهر في السماء ظاهرة الشفق القطبي و يُعتبر واحداً من أجمل الظواهر الفلكية
وتحمل هذه الظاهرة اسماً آخر هو الأضواء الشمالية أو الفجر القطبي، وهي عروض خلابة لمناظر ملونة على الشاشة السماوية الكبيرة باتجاهي المنطقتين القطبيتين الشمالية والجنوبية.
ويظهر الشفق القطبي في بعض أحيانه على شكل أقواس أو تجعيدات جميلة وأحياناً أخرى على شكل إشعاعات براقة تستمر للحظات أو ساعات أو ربما حتى الفجر، ومن النادر جداً أن يتشابه شفقان في زمانين أو مكانين إنما يأخذان نمطاً متقارباً من الأشكال.
فعادة، يظهر العرض الشفقي بُعيد غروب الشمس، حيث يحتل الأفق الشمالي قوس شفاف يستمر حتى نصف ساعة ثم يبدأ بالتحرك عالياً في السماء آخذاً باللمعان أكثر كلما ارتفع، ويبدأ خلفه قوس آخر جديد بالتكون منفصلاً عن سابقه…. وهكذا ….، وبينما تأخذ هذه الأقواس بالارتفاع تتولد بينها انثناءات وحلقات تصبح لامعة فيما بعد، ثم بعد وقت طويل أو قصير يبدأ الشفق بالتلاشي.
تكون الشفق
عند حدوث النشاط الشمسي فإن ظهور البقع الشمسية يعني وجود المئات من الصياخد الملتهبة التي تصل درجة حرارتها إلى أكثر من عشرة آلاف درجة مئوية
وبهذا فأنها تبعث بمختلف إشعاعاتها فتزيد من حدة الإكليل الشمسي الذي يرى من خلال الكسوف الكلي للشمس كألسنة لهب مبتعدة عنها والإكليل يعني الريح الشمسية القوية التي تغمر المجموعة الشمسية ،
فعند وصولها الأرض تمتلئ أحزمة فان ألنبالجسيمات المشحونة من بروتونات وإلكترونات تفيض الأحزمة بها ، ونتيجة للسرعة التي تتحرك بها هذه الجسيمات المشحونة فإنها عندما تصل إلى نقطتي القطبين لا تقف لترتد بالاتجاه المعاكس ، وإنما تستمر في اختراق تلك المنطقة التي هي تقاطع الغلاف الأيوني للأرض مع الجسيمات المنفلتة من الأحزمة مكونة شكلا بيضاويا حول نقطة القطب المغناطيسي يدعى النطاق الشفقي وخاصة إذا نظرنا إليه من أعلى الفضاء
والإلكترونات هي الجسيمات المعنية هنا حيث تمتلك طاقات عالية جدا نتيجة تسريعها على طول الذيل المغناطيسي باتجاه الأرض وعند اختراقها الغلاف الأيوني الأرضي الذي يتكون من مختلف العناصر وفي مقدمتها النيتروجين والهيدروجين فإنها تتصادم مع ذرات هذه العناصر فتهيج إلكتروناتها إلى مستويات طاقة أعلى ، وبرجوعها تنبعث الإشعاعات الضوئية بألوانها المختلفة
بعد ثلاثين عاماً من حيرة العلماء …. الشفق القطبي يكشف الأسرار
في أي الأماكن من الفضاء يتشكل الشفق القطبي؟ تساؤل يطرحه علماء الفيزياء والفضاء منذ 30 سنة
لكن وكالة ناسا الفضائية أرادت وضع حد نهائي لهذا التساؤل، بعد ان ارسلت في الفضاء خمسة أقمار اصطناعية، والواقع أن ثمة فرضيتين تفسران حدوث هذه الظاهرة : احداهما تقول إنها تتشكل على ارتفاع 60 ألف كم، فوق سطح الأرض،والأخرى تشير الى تكونها على مسافة أبعد من ذلك وتبلغ 150 ألف كم.
ويشير ديفيد سيبك المسؤول العلمي عن هذه البعثة لدى وكالة ناسا، الى أن وراء هذه العروض الضوئية الجميلة متعددة الألوان، تختفي معركة حامية الوطيس بين المجال المغناطيسي للأرض وتلك الجسيمات الخطرة المقبلة الينا من الشمس جراء الرياح الشمسية القوية،
والمعروف أن تلك الجسيمات عالية الخطورة بالنسبة لرواد الفضاء والاجهزة العاملة في الفضاء كالمركبات الفضائية والأقمار الاصطناعية، علاوة على احداثها لاضطرابات شديدة في عمليات الاتصال الرادياوية على الأرض، الى درجة انها تتسبب في تعطيلها بشكل كلي في بعض الأماكن.
كما يشير الباحث تساو جين بين الى أن الشفق القطبي الجميل الذي يسطع في ظلمات الليل ناجم في الواقع عن العواصف المغناطيسية الجزئية،
وتبين للفريق العلمي ان الانبعاثات والتيارات فائقة السرعة الناتجة عن الغازات المكهربة والمعروفة بالتيارات الحجمية الانفجارية “بي بي إف”، ناشئة عن العواصف المغناطيسية الجزئية، وتسير التيارات بشكل لولبي تحت حدود المجال المغناطيسي الأرضي، وتصطدم بالذرات المنتشرة على ارتفاع 100 كم الأمر الذي يؤدي الى تشكل الشفق القطبي.
يُذكر أن الدرع المغناطيسية المحيطة بالأرض تعاني من عيبين فعند القطبين يتخذ المجال المغناطيسي شكلاً يشبه القمع، حيث تتجمع فيه الجسيمات التي كان يعتقد لفترة طويلة أنها تصل الى الغلاف الجوي لتشكل الشفق القطبي، لكن الواقع أن الأمر أكثر تعقيداً من ذلك، فلدى اقتراب هذه الجسيمات من الأرض، فإن المجال المغناطيسي يقوم بطردها بعيداً عن الأرض، إلا أن الجسيمات تتجمع في المنطقة الضعيفة في هذا المجال والمعروفة بالذيل المغناطيسي.
وتجمع الجسيمات “البلازما” على مدى ساعات عدة في هذه المنطقة حيث تتقارب خطوط المجال المغناطيسي من بعضها وتصبح طبقة البلازما أشد كثافة، وأكثر دقة، وشيئاً فشيئاً تنفجر هذه الطبقة، كما لو كانت كيساً مملوءاً، وذلك كل 3 ساعات في المتوسط ويطلق عليها الزوبعة التحتية، مكونة ما يعرف بالشفق القطبي، وهو مهد هذه الظاهرة، بالتحديد، وتندفع الجسيمات “البلازما” نحو الأرض الى أن تصل الى منطقة بيضاوية الشكل حول القطبين الشمالي والجنوبي، وذلك بين خطي عرض 65 75 درجة.
وعلى ارتفاعات شاهقة من الغلاف الجوي يدخل وابل من الجسيمات بسرعة 40 ألف كم في الثانية، ويصطدم في ذرات الأوكسجين والآزوت، وعلى مدى هذه الاصطدامات، تفقد الجسيمات من سرعتها، لكنها تولد انبعاثات من الفوتونات الضوئية يعتمد لونها على طبيعة الذرة وسرعة الاصطدام، وعندما تشاهد من الأرض يلاحظ أن مسارات هذه الفوتونات تظهر على هيئة خطوط ملونة، تقع على ارتفاعات تتراوح بين 80 و400 كم. ويولد الالكترون على الارتفاعات العالية لوناً أحمر عندما يصطدم بذرة الأوكسجين.
م/ن
