شفق قطبی یک پدیده جذاب نجومی است که هزاران سال است بشر را مجذوب خودش کرده است. پدیده قطبی زمانی رخ می‌دهد که ذرات باردار خورشید با لایه بالایی اتمسفر زمین اندرکنش می‌کنند. شفق قطبی به زبان ساده زمانی تشکیل می‌شود که ذرات پرانرژی خورشید با سرعت حدودی ۷۲ میلیون کیلومتر بر ساعت به لایه بالایی اتمسفر زمین برخورد می‌کنند. در هر لحظه خورشید ذرات باردار را از «تاج» یا همان جو فوقانی خود با سرعت مذکور به بیرون پرتاب می‌کند. که به آن «باد خورشیدی» می‌گویند.
هنگامی که باد خورشیدی به لایه «یونوسفر» زمین یا جو فوقانی زمین برخورد می‌کند، شفق قطبی شکل می‌گیرد. بااین‌حال این پدیده زیبا تنها در قطب‌های کره زمین قابل مشاهده است. زیرا میدان مغناطیسی زمین همواره از ما در برابر هجوم ذرات باردار محافظت می‌کند. به بیان دیگر، میدان مغناطیسی زمین ذرات را به سمت قطب‌ها هدایت می‌کند تا این ذرات باردار آسیبی به ما نرسانند. همین مسیٔله سبب می‌شود تا شاهد نوارهای رنگی بسیار زیبا در آسمان قطب باشیم.
تاریخچه کشف
اگرچه این منجم ایتالیایی “گالیلو گالیله” بود که در سال ۱۶۱۹ نام “شفق قطبی” را با الهام از الهه رومی و خدای یونان باستان ابداع کرد. اما مطالعات تاریخی نشان می‌دهد این پدیده زیبا حدود سی هزار سال قبل در دیواره غاری در فرانسه نقاشی شده بود. از آن زمان تاکنون، گویا مردم در سراسر جهان از دیدن این پدیده شگفت‌‌زده می‌شدند. و انواع داستان‌های تخیلی را در توصیف آن به کار می‌بردند.
یکی از افسانه‌های آمریکای شمالی بیان می‌کند که این نوارهای رنگی زیبا ارواحی هستند که با سر شیر دریایی در افق توپ بازی می‌کنند. درحالی‌که وایکینگ‌ها فکر می‌کردند این پدیده نوری است که از زره خدایان ماوراء‌الطبیعی جنگویان بازتاب می‌شود. منجمان سال‌های دور نیز از این پدیده در مطالعات خود یاد کرده‌اند. به‌عنوان مثال، منجم سلطنتی پادشاهی بابل گزارش خود از این پدیده را روی یک لوح مربوط به سال ۵۶۷ قبل از میلاد ثبت کرده است. گزارشی از منجمان چینی مربوط به سال ۱۹۳ قبل از میلاد نیز از این پدیده ثبت شده است. «کریستین بیرکلند»، دانشمند نروژی، در توضیح این پدیده پیشنهاد کرد الکترون‌هایی که از لکه‌های خورشیدی ساطع می‌شوند، پس از هدایت شدن به سمت قطب‌های زمین توسط میدان مغناطیسی، این نورهای زیبا را تولید می‌کنند. این نظریه با پیشرفت علم تثبیت شد.
چرا شفق قطبی رنگی است؟
ذرات باردار خورشیدی توسط میدان مغناطیسی سیاره زمین به سمت قطب‌ها هدایت می‌شوند و با جو زمین برهمکنش می‌کنند. برهمکنش این ذرات باردار با لایه فوقانی جو زمین نوارهای رنگی را ایجاد می‌کند. به بیان دیگر علت رنگی بودن شفق قطبی اندرکنش ترکیبات شیمیایی متفاوت جو زمین با ذرات باردار است. پدیده “فلورسانس” این نوارهای سبز رنگ جذاب را پدید می‌آورد. هر اتم یا مولکول که در اتمسفر زمین وجود دارد، چه اتم هیدروژن یا مولکول کربن دی‌اکسید، هرکدام رنگ‌های منحصربه‌فرد خود را در این اندرکنش‌ها دارند. رنگ‌های غالبی که در آسمان در هنگام رخ دادن این پدیده مشاهده می‌شود، سبز و قرمز است. رنگ قرمز توسط اندرکنش ذرات باردار خورشیدی با مولکول‌های نیتروژن و رنگ سبز در اثر اندرکنش با مولکول‌های اکسیژن ایجاد می‌شود.
بیشتر بخوانید:
تصاویر ناسا و تاریخ پیچیده دو سیارک
