اگر زمانی در نزدیکی قطب شمال یا قطب جنوب باشید ممکن است با پدیده‌ای شگفت‌انگیز به نام شفق قطبی در آسمان روبرو شوید که طی آن نورهایی زیبا به نمایش درمی‌آیند. احتمالا تاکنون تصاویری از شفق‌های قطبی را دیده‌اید، در اینجا قصد داریم به شرح چگونگی شکل‌گیری آن‌ها بپردازیم و ببینیم آیا در سیاره‌های دیگر نیز چنین پدیده‌ای وجود دارد؟ با ما همراه باشید.
شفق قطبی چیست؟
شفق قطبی، پدیده درخشان جو فوقانی زمین است که عمدتا در عرض‌های جغرافیایی بالای هر دو نیمکره رخ می‌دهد. به این پدیده در نیمکره شمالی شفق‌های شمالی و در نیمکره جنوبی شفق‌ها یا نورهای جنوبی نیز می‌گویند. واژه شفق قطبی به انگلیسی Aurora است؛ نامی عرفانی و شاعرانه که در زبان لاتین «سپیده دم» معنا می‌شود. ولی رویداد چشم‌نواز شفق قطبی چگونه شکل می‌گیرد؟
شفق قطبی چگونه به وجود می‌آید؟
علت شفق قطبی چیست؟ خورشید بیشتر از گرما و نور، انرژی و ذرات کوچک دیگر را به سمت زمین می‌فرستد و میدان مغناطیسی اطراف زمین، ما را در برابر این انرژی و ذرات محافظت می‌کند. اما خورشید همیشه میزان یکسانی از انرژی را به سوی ما نمی‌فرستد.
جریان دائمی باد خورشیدی و همچنین طوفان‌های خورشیدی وجود دارند و در نوعی از این طوفان‌ها که طی آن جرم از تاج خورشیدی خارج می‌شود، این ستاره حباب عظیمی از گاز دارای بار الکتریکی را به بیرون پرتاب می‌کند؛ این گاز می‌تواند با سرعت بالایی در فضا حرکت کند.
وقتی یک طوفان خورشیدی به سمت ما می‌آید، بخشی از این انرژی و ذرات کوچک می‌توانند از خطوط میدان مغناطیسی در قطب شمال و جنوب به سوی اتمسفر زمین حرکت کرده که طی آن ذرات با گازهای موجود در اتمسفر برهم‌کنش می‌کنند. در نتیجه پدیده زیبایی از نور به نام شفق قطبی در آسمان ایجاد می‌شود که در آن اکسیژن باعث تولید نور سبز و قرمز و نیتروژن نیز موجب تولید نور به رنگ آبی و بنفش می‌گردد.
در همین رابطه بخوانید: نمای زیبای شفق قطبی از منظر ایستگاه فضایی بین‌المللی را ببینید
چرا شفق قطبی معمولا به رنگ سبز دیده می‌شود؟
بیشتر ذرات خورشیدی اغلب در ارتفاع حدودا ۶۰ تا ۱۵۰ مایلی با جو زمین برخورد می‌کنند، جایی که غلظت بالایی از اکسیژن وجود دارد. هنگامی که اکسیژن در این ارتفاع‌ها برانگیخته می‌شود، تشکیل شفق‌های قطبی به رنگ سبز را به همراه دارد.
همچنین در طوفان‌های مغناطیسی بسیار بزرگ، شفق‌های قطبی از عرض‌های جغرافیایی متوسط و پایین قابل مشاهده‌اند که رنگ قرمز بسیار روشن در طول چنین طوفان‌های بزرگی معمول است. گاهی اوقات نیز لبه پایینی شفق دارای حاشیه صورتی یا قرمز تیره است که توسط مولکول‌های نیتروژن در ارتفاع حدودا ۱۰۰ کیلومتری به وجود می‌آید.
شفق‌های قطبی تقریبا هر شب در نزدیکی مدارهای قطب شمال و قطب جنوب که در حدود ۶۶.۵ درجه شمال و جنوب استوا هستند، قابل مشاهده‌اند. در ادامه برای اینکه بدانیم شفق قطبی کجاست، نگاهی می‌اندازیم به کشورهایی که در آن‌ها می‌توان این رویداد زیبا را تماشا کرد.
شفق قطبی را در کدام کشورها می‌توان دید؟
شفق‌های قطبی بیشتر در نواحی قطبی، در شعاع ۲۵۰۰ کیلومتری اطراف قطب‌های مغناطیسی زمین دیده می‌شوند؛ این نواحی را به عنوان مناطق شفق قطبی یا بیضی شفقی (Auroral Oval) می‌شناسند. به طور کلی هرچه عرض جغرافیایی بیشتر باشد، شانس بیشتری برای مشاهده شفق قطبی وجود دارد.
شفق‌های قطبی در بسیاری از کشورهای قطب شمال دیده می‌شوند که شامل نروژ، گرینلند، ایسلند، سوئد، فنلاند، اسکاتلند، سیبری، کانادا و آلاسکا هستند. این رویداد در بخش‌های از استرالیا و نیوزلند نیز قابل مشاهده است.
کدام کشور بیشترین شفق‌های قطبی را دارد؟
یکی از بهترین مکان‌های جهان برای تماشای شفق قطبی کاناداست. ۸۰ تا ۹۰ درصد از زمین‌های قابل دسترسی این کشور در محدوده‌ای هستند که امکان مشاهده شفق‌های قطبی در آن‌ها وجود دارد. این مناطق قوی‌ترین فعالیت‌های ژئومغناطیسی را دارا بوده و پرنورترین و پرتکرارترین شفق‌های شمالی جهان در آنجا روی می‌دهند.
زیباترین شفق قطبی جهان کجاست؟
شهر فربنکس (Fairbanks) در ایالت آلاسکای آمریکا، شهر یلونایف (Yellowknife) در شمال غرب کانادا، شهر ترومسو (Tromsø) در نروژ، مناطق شمال سوئد و فنلاند، گرینلند، ایالت تاسمانی (Tasmania) استرالیا و نیوزلند مناطقی هستند که می‌توان در آن‌ها زیباترین شفق‌های قطبی را مشاهده کرد. سوال دیگری که برای برخی مطرح می‌شود این است که آیا شفق‌های قطبی صدا دارند؟
در همین رابطه بخوانید: نخستین رصد شفق قطبی در یک دنباله‌دار
صدای شفق قطبی
شفق‌های قطبی در موارد نادر صداهایی تولید می‌کنند که برای گوش انسان قابل شنیدن هستند. شاهدان می‌گویند این صداها مانند صدای ترق تروق یا خش خش خفیفی است که برای چند دقیقه در طول شفق‌های قطبی قوی شنیده می‌شود.
علت تولید این صداها چیست؟ در زمان وقوع پدیده شفق قطبی، لایه وارونگی (Inversion Layer) بارهای الکتریکی فضایی را جمع می‌کند؛ بارهای مثبت از جو فوقانی و بارهای منفی از زمین. طوفان مغناطیسی که عامل نورهای شفق است، تخلیه بارهای الکتریکی را در لایه وارونگی موجب شده و در نتیجه صداهای قابل شنیدن تولید می‌شود.
لایه وارونگی ناحیه یا لایه‌ای از جو است که در آن با افزایش ارتفاع، شاهد توقف کاهش دما هستیم و در عوض دما بالا می‌رود.
آیا در دیگر سیاره های منظومه شمسی نیز شفق‌های قطبی وجود دارند؟
شفق قطبی در سیاره‌های دیگر
اخترشناسان تاکنون شفق‌های قطبی را در سیاره‌های مشتری، زحل، اورانوس و نپتون مشاهده کرده‌اند. شفق‌ّای قطبی در این سیاره‌های گازی احتمالا مکانیسم‌های مشابهی دارند، اگرچه این رویداد در اورانوس و نپتون تنها یک بار توسط فضاپیماها دیده شده‌اند.
فیلم شفق قطبی
در این ویدئو می‌توانید فیلمی از این پدیده زیبا را ببینید و صدای آن را بشنوید.