الشفق القطبي: رحلة بين العلم و الجمال

ظاهرة الشفق القطبي تُعتبر من أروع عجائب الطبيعة التي تأخذ الأنظار͏ وتثير فضول العلماء. تظهر هذه الأض͏واء الجميلة في مناطق القطبين الشمالي ͏وال͏ج͏نوب. حيث تسبح͏ ͏ألوان ضوئية رائع͏ة في السماء، وتكون عرضاً سمائياً لا ينس͏ى. تظهر تلك الأ͏ضواء بسبب تفاعل ا͏لجسيم͏ات المشحونة ͏ال͏قادمة من الشمس مع المجال المغناطي͏سي للأرض، مما يجعله طيفا͏ً من ال͏ألوان المت͏نوعة التي تتراقص في السماء. ورغ͏م أن ظاهرة الشفق القطبي تبهرنا بجمالها إلا أن وراءها أسرار فيزيا͏ئية͏ وفلكية معقدة. كيف تنش͏أ هذه الأضواء بال͏ضبط؟ ولماذا تظهر بمكان محدد دون سواه؟ فلنغ͏ص معاً بأعماق هذا المنظر ͏الكو͏ني الفريد الذ͏ي يبدو كأنه لوحة ف͏نية إ͏لهية͏ ترسم بسماء كوك͏بنا.

ماهو الشفق القطبي

الشفق القطبي هو ظاهرة طبيعية تحدث في سماء المناطق القطبية. والتي تعرف بألوانها الزاهية التي تتنوع بين الأخضر، الأحمر، الأزرق، والأرجواني· تتميز هذه الظاهرة بجاذبيتها البصرية وجمالها، مما يجعلها مصدراً للإلهام في الأساطير القديمة والعلوم الحديثة على حد سواء·

كيف يحدث الشفق القطبي

تحدث ظاهرة الشفق القطبي نتيجة التفاعل بين الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس والغلاف الجوي للأرض. وهو تفاعل معقد يجمع بين فيزياء الفضاء والمغناطيسية. إليكم تفصيلاً مبسطاً لآلية حدوث هذه الظاهرة:

1. الرياح الشمسية والجسيمات المشحونة
   كل شيء يبدأ عندما تطلق الشمس الرياح الشمسية، وهي عبارة عن تيارات مستمرة من الجسيمات المشحونة مثل الإلكترونات والبروتونات. تتحرك هذه الجسيمات بسرعة كبيرة عبر الفضاء، وقد تصل إلى الأرض بعد رحلة تستغرق بضعة أيام.
2. المجال المغناطيسي للأرض
   عندما تقترب هذه الجسيمات من الأرض، تجد نفسها في مواجهة مع المجال المغناطيسي للكوكب. يعمل هذا المجال كدرع قوي، موجهاً الجسيمات نحو القطبين الشمالي والجنوبي. حيث تتركز أغلب التفاعلات في منطقة تُعرف باسم “المغناطيسية القطبية”، وهي النقطة التي تبدأ فيها العملية الرئيسية.
3. التفاعل مع الغازات في الغلاف الجوي
   عند دخول الجسيمات المشحونة إلى الغلاف الجوي العلوي للأرض، تتصادم مع ذرات الغازات مثل الأوكسجين والنيتروجين، مما يؤدي إلى إثارتها.
   • عندما تتفاعل الجسيمات مع الأوكسجين على ارتفاعات تتراوح بين 100 و300 كيلومتر، ينتج عن ذلك أضواء خضراء، وهي اللون الأكثر شيوعاً للشفق القطبي.
   • أما إذا حدث التفاعل مع الأوكسجين على ارتفاعات أعلى، فقد ينتج عنه أضواء حمراء.
   • في حالة اصطدام الجسيمات مع النيتروجين، تنتج أضواء أرجوانية أو زرقاء تظهر بشكل أقل تكراراً.
4. الطاقة المنبعثة على شكل ضوء
   عندما تهدأ الذرات وتعود إلى حالتها الطبيعية بعد هذا التفاعل، تُطلق الطاقة التي امتصتها على شكل ضوء مرئي. هذا الضوء هو ما نشاهده في السماء، يتراقص بألوانه الزاهية ليشكل الشفق القطبي الذي يأسر الأنظار.

متى يظهر الشفق القطبي

يظهر الشفق القطبي بشكل رئيسي في فصل الشتاء، خاصة بين سبتمبر ومارس في نصف الكرة الشمالي. بينما يظهر في نصف الكرة الجنوبي بين مارس وسبتمبر. إضافةً إلى أنه يتطلب حدوث ظاهرة الشفق شروطاً معينة حتى تكون واضحة، مثل سماء مظلمة بدون تلوث ضوئي. والتي توجد عموماً في الليالي الباردة والصافية. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط شكل الشفق القطبي ارتباطاً وثيقاً بالنشاط الشمسي. حيث أنه مع زيادة النشاط الشمسي تزداد فرص رؤية الشفق بشكل واضح. كما تحدث العواصف الشمسية التي تضاعف شدة الرياح الشمسية، وتزداد فرص ظهور هذه الظاهرة بشكل أكبر.

اين يوجد الشفق القطبي

يظهر الشفق بشكل أساسي في المناطق القريبة من القطبين بسبب تركيز المجال المغناطيسي للأرض هناك. ومن أبرز المواقع لرؤيته:

• القطب الشمالي: النرويج، السويد، فنلندا، أيسلندا، وألاسكا.
• القطب الجنوبي: المناطق القطبية الجنوبية وبعض أجزاء أستراليا ونيوزيلندا.

يزداد احتمال رؤيته في الأماكن التي تتمتع بسماء مظلمة ونظيفة بعيداً عن التلوث الضوئي، مثل المناطق الريفية أو في الأماكن القطبية ذات الليالي الطويلة.

ألوان الشفق القطبي

تتميز ألوان الشفق القطبي بتنوعها المدهش، وتعتمد هذه الألوان على نوع الغاز الذي تتفاعل معه الجسيمات القادمة من الشمس. على سبيل المثال، يظهر اللون الأخضر عند تفاعل الجسيمات مع الأوكسجين على ارتفاعات تتراوح بين 100 و300 كيلومتر. بالمقابل، ينتج اللون الأحمر عن تفاعل مشابه، ولكن على ارتفاعات أعلى. أما الألوان الأزرق والأرجواني، فتظهر نتيجة تفاعل الجسيمات مع النيتروجين في الغلاف الجوي. هذا التنوع يضفي جمالاً استثنائياً على المشهد السماوي.

الشفق الأخضر

الشفق القطبي الأخضر يُعتبر الأكثر وضوحاً وجاذبية بين ألوان الشفق. يظهر عندما تتفاعل الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس مع ذرات الأوكسجين على ارتفاع يتراوح بين 100 و300 كيلومتر. نتيجة لهذا التفاعل، يتم إثارة ذرات الأوكسجين وامتصاصها للطاقة. وعندما تعود لحالتها الطبيعية، تطلق هذه الطاقة على شكل ضوء أخضر لامع.

هذا اللون يظهر بوضوح في السماء، حيث يحدث على ارتفاعات أقل نسبياً مقارنة بالألوان الأخرى مثل الأحمر أو الأزرق. إضافةً إلى ذلك، يتميز الشفق الأخضر بأشكاله المتنوعة، مثل الأقواس والستائر الضوئية المتراقصة، مما يجعله مشهداً آسراً يثير الإعجاب.

الشفق القطبي الأحمر

الشفق الأحمر يُعد من الألوان النادرة ضمن هذه الظاهرة المذهلة. ينشأ عندما تتفاعل الجسيمات المشحونة مع ذرات الأوكسجين على ارتفاعات تتجاوز 200 كيلومتر. في هذه المناطق العليا من الغلاف الجوي، تحتاج ذرات الأوكسجين إلى طاقة أكبر للإثارة. وعندما تعود إلى حالتها الطبيعية، تطلق ضوءاً أحمر زاهياً.

هذا اللون أقل شيوعاً مقارنة باللون الأخضر، لأنه يتطلب ظروفاً خاصة على ارتفاعات عالية. يظهر الشفق الأحمر غالباً أثناء فترات النشاط الشمسي المكثف، مما يجعله عرضاً نادراً يضفي بُعداً إضافياً من الجمال والإبهار، خاصة عندما يظهر على شكل أقواس أو خطوط ضوئية في السماء.

الشفق الأزرق

أما بالنسبة للشفق القطبي الأزرق يُعتبر واحداً من أندر ألوان الشفق، وينتج عن تفاعل الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس مع ذرات النيتروجين في الغلاف الجوي. هذا التفاعل يولد ألواناً تتراوح بين الأزرق والأرجواني، مما يمنح السماء توهجاً فريداً ومميزاً.

عادةً، يظهر الشفق الأزرق على ارتفاعات أعلى مقارنة بالألوان الأخرى، مما يجعله أكثر صعوبة في الرؤية. ومع ذلك، يُعد هذا المشهد من الظواهر النادرة التي تُشاهد غالباً بالقرب من القطبين، حيث تهيمن الظروف المثالية لرصد هذا الجمال السماوي الذي يتجلى بأشكال مبهرة.

ظاهرة الشفق هي واحدة من أعظم عجائب الطبيعة التي تجمع بين العلم والجمال. سواء كنت تبحث عن تفسير علمي لهذه الظاهرة أو ترغب في التمتع برؤيتها، فإن الشفق يمثل تذكيراً بروعة الكون وجماله. إنها تجربة تُبهج الروح وتُثير الدهشة، مما يجعلها تستحق الاهتمام .

المراجع:

• NASA. “What Are the Northern Lights?” NASA
• National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). “Aurora Basics.” NOAA,
• University of Alaska Fairbanks – Geophysical Institute. “Aurora Forecasts.”

اقرأ أيضاً:
هل نحن وحدنا في هذا الكون؟ الجزء الأول