تويت
ما هي ظاهرة الشفق القطبي
نسج الإنسان قديمًا كثيرًا من الأساطير حول ظاهرة الشفق القطبي فقد اعتقد الرومان أنها متعلقةٌ بالآلهة بينما أصبحت في العصور الوسطى إشارةً تدل على اقتراب الحرب أو حدوث مجاعةٍ، كما ساد اعتقاد من أفراد شعب الماوري في نيوزلندا وبين سكان شمال أوروبا وأمريكا الشمالية أن تلك الأضواء ناتجةً عن المشاعل والنيران المشتعلة في المخيمات، واستمر ذلك حتى استطاع العلم الوصول إلى التفسير العلمي الحقيقي لحدوث مثل هذه الظاهرة العجيبة والمميزة فتحولت إلى مقصدٍ للسياح بعد أن كانت مثار رعبٍ وهلع شعوبٍ كثيرةٍ.
تعريف الشفق القطبي أو الأورورا
تدعى أيضًا بالأضواء القطبية وهي ظاهرةٌ طبيعيةٌ تحدث في القطب الشمالي للأرض وتسمى الأضواء القطبية الشمالية وفي القطب الجنوبي وتسمى الأضواء القطبية الجنوبية ويظهر من خلالها ضوءٌ طبيعيٌّ بأشكالٍ متعددةٍ كالبقع والغيوم والأقواس والستائر المتموجة ويكون أحمر اللون أو أصفر أو أبيض ناتجًا عن تصادم جسيماتٍ مشحونةٍ كهربائيًّا قادمةً من الشمس مع جسيماتٍ من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض كالأوكسجين والنتروجين.
أماكن حدوث هذه الظاهرة وأسبابها
كما ذكر سابقًا تحدث الأورورا أو الشفق القطبي نتيجةً لتصادم الجزيئات المشحونة القادمة من الشمس وهي الإلكترونات والبروتونات مع الذرات الموجودة في الغلاف الجوي العلوي للأرض ويقتصر حدوث التصادم على منطقة خطوط العرض العالية في المناطق ذات الشكل البيضوي المحيطة بأقطاب الأرض المغناطيسية والقادرة على الحفاظ على اتجاهٍ ثابتٍ قدر الإمكان بالنسبة للشمس.
تنتقل الأورورا أثناء فترات انخفاض النشاط الشمسي باتجاه القطب بينما تمتد أحيانًا أثناء فترات ازدياد النشاط الشمسي إلى خطوط العرض الوسطى فمثلًا شوهدت الأورورا في منطقةٍ من الولايات المتحدة الأمريكية تقع على خط عرض 40 درجة، أما ارتفاعها عن سطح الأرض فعادةً ما يكون قرابة 100 كيلومتر لكن هذا لا يعني أنها لا تحدث في أي مكانٍ على ارتفاع بين 80-250 كيلومتر فوق سطح الأرض.
وصول الجزيئات المشحونة من الشمس
تخرج الإلكترونات والبروتونات من الشمس عند تشكل فتحاتٍ في غلافها ثم تنطلق في الفضاء وصولًا إلى الأرض لكن حتى تحدث ظاهرة الأورورا لا بد من وصول عددٍ كبيرٍ من تلك الجسيمات المشحونة من خلال فتحاتٍ كبيرةٍ في الشمس كالثقب الإكليلي أو البقع الشمسية، حيث تندفع الجسيمات باتجاه الأرض على شكل عاصفةٍ شمسيةٍ لكنها لا تدخل إلى الغلاف الجوي مباشرةً بل تنحرف بفعل مجال الأرض المغناطيسي في حين تدخل أعدادٌ منها في منطقة القطبين نتيجةً لضعف المجال المغناطيسي فيها مسببةً ظهور الأورورا.
أسباب ظهور الألوان في الشفق القطبي
عادةً ما ينتج عن الأورورا ضوءٌ ورديٌّ أو أخضر أو أصفر أو أزرق أو بنفسجي وأحيانًا قد يكون برتقالي أو أبيض، فعندما تتصادم الجسيمات مع غاز الأوكسجين سينتج ضوءٌ أصفر أو أخضر بينما يكون أحمر أو بنفسجي وأحيانًا أزرق عند تفاعل الجسيمات مع النتروجين.
إضافة لذلك يؤثر نوع التصادم على ألوان الشفق القطبي حيث ينتج عن النتروجين الذري اللون الأزرق بينما يكون أرجوانيًا في حال كان النتروجين جزيئي كما تؤثر خطوط العرض على ألوان الشفق القطبي فالضوء الأخضر يظهر في المنطقة التي ترتفع حتى 150 ميل الضوء الأحمر فوق 150 ميل بينما الضوء الأزرق فيحدث في منطقةٍ تصل حتى 60 ميل والأرجواني والبنفسجي فوق 60 ميل.
أفضل أوقات ظهور الشفق القطبي
تعتبر فترة النشاط التي تشهدها الشمس وتكون مواجهةً للأرض من أفضل الأوقات لتشكل الأورورا أو الشفَق القطبي فالشمس تمر بفتراتٍ من الهدوء وفتراتٍ أخرى من النشاط وهذا ما يعرف بالدورة الشمسية ومدتها سنة تنخفض خلالها الطاقة الشمسية إلى أقل مستوى وترتفع أيضًا إلى أعلى مستوى. إضافةً لذلك يعتبر ليالي فصل الشتاء في القطب الشمالي من أفضل الأوقات لمشاهدة الشفق القطبي حيث يكون فيها الليل طويلًا والسماء صافيةً لفتراتٍ طويلةٍ وأفضل وقت لمشاهدتها يكون بين الساعة العاشرة مساءًا وحتى الثانية صباحًا.
أماكن مشاهدة الشفق القطبي
يمكن مشاهدة الشفق القطبي في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي ذو الشكل البيضوي، ولأن حدوث هذه الظاهرة يقتصر على القطب الشمالي أمكن مشاهدتها في أقصى الجنوب كمدينة نيو أورلينز الأمريكية والواقعة في نصف الكرة الغربي بينما لم تُشاهد في المنطقة المقابلة لها في نصف الكرة الشرقي.
ومع ذلك تقع أفضل الأماكن لمشاهدة الشفق القطبي في الأجزاء الشمالية الغربية من كندا كإقليم يوكون ونونافوت والأقاليم الشمالية الغربية إضافةً لألاسكا، كما يشاهد الشفق القطبي فوق الأجزاء الجنوبية من غرينلاند وأيسلندا والساحل الشمالي للنرويج وسواحل سيبيريا. أما الشفق القطبي الجنوبي فلا يشاهد كونه يقع فوق القارة القطبية الجنوبية والمحيط الهندي الجنوبي.
الاختلاف بين الشفق القطبي الشمالي والجنوبي
توصل العلماء مؤخرًا إلى أن ظاهرة الشفق القطبي في القطبين تختلف عن بعضها البعض بعد أن كان الاعتقاد السائد بتماثل الظاهرة في المكانين كون الجسيمات التي تصل إلى الأرض قادمةً من الشمس تنتقل ضمن مجال الأرض المغناطيسي ضمن طولٍ متماثلةٍ لتصل إلى القطبين حيث تتمكن من دخول الغلاف الجوي .
فلدى دراسة 10 صور للشفق القطبي الشمالي والجنوبي مأخوذةً في وقتٍ واحدٍ تبين أن العاصمة الشمسية عندما تصل إلى الأرض من الشرق والغرب ينشأ ضغطًا غير متكافئٍ على منطقة الذيل المغناطيسي فيميل نحو الجزء المظلم من الأرض مما يؤدي إلى تغييرٍ في شكل وموقع الشفق القطبي الشمالي والجنوبي.
تعريف الشفق القطبي أو الأورورا
تدعى أيضًا بالأضواء القطبية وهي ظاهرةٌ طبيعيةٌ تحدث في القطب الشمالي للأرض وتسمى الأضواء القطبية الشمالية وفي القطب الجنوبي وتسمى الأضواء القطبية الجنوبية ويظهر من خلالها ضوءٌ طبيعيٌّ بأشكالٍ متعددةٍ كالبقع والغيوم والأقواس والستائر المتموجة ويكون أحمر اللون أو أصفر أو أبيض ناتجًا عن تصادم جسيماتٍ مشحونةٍ كهربائيًّا قادمةً من الشمس مع جسيماتٍ من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض كالأوكسجين والنتروجين.
أماكن حدوث هذه الظاهرة وأسبابها
كما ذكر سابقًا تحدث الأورورا أو الشفق القطبي نتيجةً لتصادم الجزيئات المشحونة القادمة من الشمس وهي الإلكترونات والبروتونات مع الذرات الموجودة في الغلاف الجوي العلوي للأرض ويقتصر حدوث التصادم على منطقة خطوط العرض العالية في المناطق ذات الشكل البيضوي المحيطة بأقطاب الأرض المغناطيسية والقادرة على الحفاظ على اتجاهٍ ثابتٍ قدر الإمكان بالنسبة للشمس.
تنتقل الأورورا أثناء فترات انخفاض النشاط الشمسي باتجاه القطب بينما تمتد أحيانًا أثناء فترات ازدياد النشاط الشمسي إلى خطوط العرض الوسطى فمثلًا شوهدت الأورورا في منطقةٍ من الولايات المتحدة الأمريكية تقع على خط عرض 40 درجة، أما ارتفاعها عن سطح الأرض فعادةً ما يكون قرابة 100 كيلومتر لكن هذا لا يعني أنها لا تحدث في أي مكانٍ على ارتفاع بين 80-250 كيلومتر فوق سطح الأرض.
وصول الجزيئات المشحونة من الشمس
تخرج الإلكترونات والبروتونات من الشمس عند تشكل فتحاتٍ في غلافها ثم تنطلق في الفضاء وصولًا إلى الأرض لكن حتى تحدث ظاهرة الأورورا لا بد من وصول عددٍ كبيرٍ من تلك الجسيمات المشحونة من خلال فتحاتٍ كبيرةٍ في الشمس كالثقب الإكليلي أو البقع الشمسية، حيث تندفع الجسيمات باتجاه الأرض على شكل عاصفةٍ شمسيةٍ لكنها لا تدخل إلى الغلاف الجوي مباشرةً بل تنحرف بفعل مجال الأرض المغناطيسي في حين تدخل أعدادٌ منها في منطقة القطبين نتيجةً لضعف المجال المغناطيسي فيها مسببةً ظهور الأورورا.
أسباب ظهور الألوان في الشفق القطبي
عادةً ما ينتج عن الأورورا ضوءٌ ورديٌّ أو أخضر أو أصفر أو أزرق أو بنفسجي وأحيانًا قد يكون برتقالي أو أبيض، فعندما تتصادم الجسيمات مع غاز الأوكسجين سينتج ضوءٌ أصفر أو أخضر بينما يكون أحمر أو بنفسجي وأحيانًا أزرق عند تفاعل الجسيمات مع النتروجين.
إضافة لذلك يؤثر نوع التصادم على ألوان الشفق القطبي حيث ينتج عن النتروجين الذري اللون الأزرق بينما يكون أرجوانيًا في حال كان النتروجين جزيئي كما تؤثر خطوط العرض على ألوان الشفق القطبي فالضوء الأخضر يظهر في المنطقة التي ترتفع حتى 150 ميل الضوء الأحمر فوق 150 ميل بينما الضوء الأزرق فيحدث في منطقةٍ تصل حتى 60 ميل والأرجواني والبنفسجي فوق 60 ميل.
أفضل أوقات ظهور الشفق القطبي
تعتبر فترة النشاط التي تشهدها الشمس وتكون مواجهةً للأرض من أفضل الأوقات لتشكل الأورورا أو الشفَق القطبي فالشمس تمر بفتراتٍ من الهدوء وفتراتٍ أخرى من النشاط وهذا ما يعرف بالدورة الشمسية ومدتها سنة تنخفض خلالها الطاقة الشمسية إلى أقل مستوى وترتفع أيضًا إلى أعلى مستوى. إضافةً لذلك يعتبر ليالي فصل الشتاء في القطب الشمالي من أفضل الأوقات لمشاهدة الشفق القطبي حيث يكون فيها الليل طويلًا والسماء صافيةً لفتراتٍ طويلةٍ وأفضل وقت لمشاهدتها يكون بين الساعة العاشرة مساءًا وحتى الثانية صباحًا.
أماكن مشاهدة الشفق القطبي
يمكن مشاهدة الشفق القطبي في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي ذو الشكل البيضوي، ولأن حدوث هذه الظاهرة يقتصر على القطب الشمالي أمكن مشاهدتها في أقصى الجنوب كمدينة نيو أورلينز الأمريكية والواقعة في نصف الكرة الغربي بينما لم تُشاهد في المنطقة المقابلة لها في نصف الكرة الشرقي.
ومع ذلك تقع أفضل الأماكن لمشاهدة الشفق القطبي في الأجزاء الشمالية الغربية من كندا كإقليم يوكون ونونافوت والأقاليم الشمالية الغربية إضافةً لألاسكا، كما يشاهد الشفق القطبي فوق الأجزاء الجنوبية من غرينلاند وأيسلندا والساحل الشمالي للنرويج وسواحل سيبيريا. أما الشفق القطبي الجنوبي فلا يشاهد كونه يقع فوق القارة القطبية الجنوبية والمحيط الهندي الجنوبي.
الاختلاف بين الشفق القطبي الشمالي والجنوبي
توصل العلماء مؤخرًا إلى أن ظاهرة الشفق القطبي في القطبين تختلف عن بعضها البعض بعد أن كان الاعتقاد السائد بتماثل الظاهرة في المكانين كون الجسيمات التي تصل إلى الأرض قادمةً من الشمس تنتقل ضمن مجال الأرض المغناطيسي ضمن طولٍ متماثلةٍ لتصل إلى القطبين حيث تتمكن من دخول الغلاف الجوي .
فلدى دراسة 10 صور للشفق القطبي الشمالي والجنوبي مأخوذةً في وقتٍ واحدٍ تبين أن العاصمة الشمسية عندما تصل إلى الأرض من الشرق والغرب ينشأ ضغطًا غير متكافئٍ على منطقة الذيل المغناطيسي فيميل نحو الجزء المظلم من الأرض مما يؤدي إلى تغييرٍ في شكل وموقع الشفق القطبي الشمالي والجنوبي.