تعتبر ظاهرة الشفق القطبي واحدة من أكثر الظواهر الكونية الرائعة، والتي تظهر للمشاهد في صورة لوحة رائعة من الألوان المتداخلة في تناغم مثير للإعجاب ومثيرة للدهشة، يطلق عليها الشّفق أو الفجر بالنسبة لتوقيت حدوثها، والتي هي إما بعد غروب الشمس أو قبل شروق الشمس مباشرة، تم اشتقاق القطبية أيضًا بسبب تركيزه الأوضح في القطبين الشمالي والجنوبي من الكرة الأرضية ، رغم أنه يمكن رؤيته أحيانًا من أماكن أخرى على الأرض.
أشكال الشفق القطبي
- الشكل الشريطي: يبدأ شكل الشفق القطبي في الظهور على شكل شريط، ويظهر في شكل مجموعات من الألوان الخلابة التي يبلغ عرضها مئات الكيلومترات، ويصل طولها إلى آلاف الكيلومترات.
- الشكل الغيمي: شكل يتبع ظهور الشريط، ويظهر على شكل سحب ملونة أو مناطق لون غير منتظمة، وتختلف ألوان الشفق القطبي بشكل عام بين الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر.
تفسير ظاهرة الشفق القطبي
لا شك أن مثل هذه الظاهرة ستثير فضول علماء الفلك والفيزيائيين، ومن خلال البحث والدراسة والملاحظة اكتشفوا أن هذه الظاهرة الفريدة تحدث نتيجة التقارب بين قوتين كونية معًا؛ وفيما يلي شرح لهاتين القوتين وكيف التقيا.
الرياح الشمسية
- هي عبارة عن تيار من الجزيئات عالية الطاقة، والتي تتدفق من الشمس نحو النظام الشمسي.
- تستمد هذه الرياح طاقتها من ما يسمى بالبروز الشمسي.
- تتشكل هذه الرياح نتيجة لسلسلة من الانفجارات الضخمة بالقرب من الشمس عندما تصل إلى ذروتها في النشاط كل 11 عامًا تقريبًا.
مغناطيسية الأرض
- السطح محاط بحقل مغناطيسي قوي يجعله مغنطيسًا ثنائي القطب.
حزام Van Allen
- تدفع الرياح الشمسية المجال المغناطيسي للأرض، مستحوذة على بعض شحنتها في هذا المجال، يبدأون في التحرك وتشكيل أحزمة شعاعية.
- وتظهر هذه الأحزمة على شكل حزامين، أحدهما صغير نسبيًا وحوالي 3000 كيلومتر من الأرض، والآخر أكبر وحوالي 20000 كيلومتر من الأرض.
- أُطلِق عليها أحزمة “فان ألن” نسبة إلى العالم الفيزيائي الذي توقع شكلها.
الشفق القطبي
- مع زيادة قوة الرياح الشمسية، تمتلئ أحزمة فان ألين بجزيئات حيوية تتحرك بسرعة كبيرة.
- هذا يؤدي إلى تصادم مع بعض العناصر في محيط الكرة الأرضية مثل النيتروجين والهيدروجين، مما يزيد من تهيجها.
- إذا عادوا نتيجة الاصطدامات وزيادة الطاقة إلى مستويات طاقة أعلى، فإنهم ينتجون هذه الانبعاثات الضوئية بألوان مختلفة.