نورهای قطبی که به آن شفق های قطبی نیز می گویند یکی از نفس گیرترین پدیده های طبیعی قابل مشاهده در آسمان شب هستند. این نمایشگرهای رنگی خیره کننده، مناطق قطبی را روشن می کند و منظره ای بصری ارائه می دهد که بشریت را برای هزاران سال مجذوب خود کرده است. در این درس، علم پشت چراغ‌های قطبی را بررسی می‌کنیم، علل، انواع و مکان‌هایی که می‌توان آنها را دید.
نورهای قطبی نورهای درخشان و رقصانی هستند که در آسمان شب در نزدیکی قطب های مغناطیسی زمین دیده می شوند. آنها را شفق قطبی یا شفق های شمالی در نیمکره شمالی و شفق قطبی استرالیا یا شفق های جنوبی در نیمکره جنوبی می نامند. این نورها نتیجه برخورد ذرات باردار الکتریکی خورشید و گازهای موجود در جو زمین هستند. رنگ های شفق به نوع مولکول های گاز درگیر و ارتفاعی که برخوردها در آن رخ می دهد بستگی دارد.
خورشید جریانی از ذرات باردار به نام باد خورشیدی ساطع می کند. هنگامی که این ذرات به زمین می رسند، با میدان مغناطیسی سیاره تعامل می کنند و برخی از ذرات را به مناطق قطبی هدایت می کنند. از آنجایی که این ذرات باردار خورشید با اتم ها و مولکول های جو زمین برخورد می کنند، انرژی خود را به این اتم ها منتقل می کنند و آنها را هیجان زده می کنند. سپس اتم های برانگیخته این انرژی را به شکل نور آزاد می کنند و نمایشگرهای زیبایی را ایجاد می کنند که به عنوان نورهای قطبی شناخته می شوند.
رایج ترین رنگ های مشاهده شده در شفق های قطبی سبز و صورتی است. شفق های قطبی سبز هنگام برخورد ذرات باردار با اکسیژن در ارتفاعات پایین تر (تا 150 مایلی) تولید می شوند، در حالی که شفق های صورتی و قرمز در ارتفاعات بالاتر تولید می شوند. نورهای آبی و بنفش در اثر برخورد با نیتروژن تولید می شوند. رنگ های متفاوت شفق ها به دلیل نوع مولکول های گاز درگیر و ارتفاع آنها در جو است.
نورهای قطبی معمولاً در نواحی قطبی، در محدوده ای به نام منطقه شفق قطبی قابل مشاهده هستند. برای بهترین شانس برای مشاهده این پدیده، باید از مکان های نزدیک به قطب های مغناطیسی مانند نروژ شمالی، ایسلند، یا آلاسکا در نیمکره شمالی و تاسمانی یا نوک جنوبی نیوزیلند در نیمکره جنوبی بازدید کرد. بهترین زمان برای رصد شفق ها در اعتدال، در ماه های مارس و سپتامبر است که فعالیت های ژئومغناطیسی شدیدتر است.
شدت و فرکانس نورهای قطبی ارتباط مستقیمی با فعالیت خورشیدی دارد. در طول دوره‌های فعالیت خورشیدی بالا، مانند شعله‌های خورشیدی و پرتاب‌های جرمی تاجی (CMEs)، زمین با افزایش باد خورشیدی مواجه می‌شود. این افزایش باد خورشیدی طوفان های ژئومغناطیسی را تقویت می کند و منجر به نمایش واضح تر و گسترده تر شفق ها می شود.
دانشمندان نورهای قطبی را برای درک فعل و انفعالات پیچیده بین فعالیت خورشید و مگنتوسفر زمین مطالعه می کنند. برای مشاهده شفق های قطبی و اندازه گیری فعالیت ژئومغناطیسی از ابزارهایی مانند دوربین های تمام آسمان، مغناطیس سنج ها و ماهواره ها استفاده می شود. این مطالعات به دانشمندان کمک می کند تا طوفان های ژئومغناطیسی را پیش بینی کنند و تأثیر فعالیت خورشیدی بر جو و آب و هوای زمین را درک کنند.
در حالی که تجربه حضوری نورهای قطبی یک تجربه نفس گیر است، اما همه نمی توانند به مناطق قطبی سفر کنند. خوشبختانه چندین رصدخانه و مؤسسه تحقیقاتی فیدهای زنده و ویدیوهای تایم لپس از شفق های قطبی را ارائه می دهند که امکان مشاهده این شگفتی طبیعی را از هر کجای دنیا ممکن می کند.
در طول تاریخ، نورهای قطبی در فرهنگ های مختلف معنای مهمی داشته اند. در اساطیر اسکاندیناوی، شفق‌های قطبی انعکاس سپرهای والکیری‌ها هستند، دوشیزگان جنگجو که انتخاب می‌کردند چه کسی در جنگ بمیرد. فرهنگ‌های بومی در آمریکای شمالی شفق‌های قطبی را ارواح اجداد خود می‌دانستند. این تفاسیر فرهنگی، هیبت و رمز و راز پیرامون این پدیده طبیعی را برجسته می کند.
نورهای قطبی یک منظره طبیعی خیره کننده هستند که از تعامل بین باد خورشیدی و جو زمین حاصل می شود. در حالی که علم چیزهای زیادی در مورد علل و رفتار آنها فاش کرده است، شفق های قطبی همچنان به ایجاد هیبت و کنجکاوی در بین ناظران در سراسر جهان ادامه می دهند. با درک اصول اولیه نورهای قطبی، ما بینشی در مورد دینامیک باشکوه میدان مغناطیسی سیاره خود و تعامل آن با خورشید به دست می آوریم. همانطور که ما به مطالعه و قدردانی از این پدیده زیبا ادامه می دهیم، نورهای قطبی نمادی از ارتباط زمین با جهان پهناور فراتر باقی می مانند.
