چرا نورهای شمالی در جاهایی غیرمنتظره ظاهر می‌شوند؟

دیجیاتو/ شفق‌های قطبی قرن‌ها ما را در آسمان شب شگفت‌زده کرده‌اند. درباره دلیل به‌وجود آمدن آنها و این که چرا اخیراً بیشتر شده‌اند، بخوانید.

فرقی نمی‌کند آنها را چند بار ببینید، نورهای شمالی، یا آئورورا بورئالیس (aurora borealis) ــ و همتایان جنوبی‌شان، آئورورا آئوسترالیس (aurora australis) ــ نمایشی روحانی و نفسگیر هستند. آنها رقصان در اتمسفر بالایی زمین صفحات رنگارنگ نورهایی سبز و قرمز (یا گاهی آبی و بنفش) می‌سازند.

شفق‌های قطبی را که در نواحی قطبی شمال و جنوب متداول هستند، گاهی می‌توان در عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر نیز دید؛ ازجمله نوربازی‌های خیره‌کننده اخیر که تا انگلیس و فلوریدا نیز رسیده‌اند. به‌نظر می‌رسد اهالی ایالات متحده و اروپا حالا بیشتر از حد معمول می‌توانند شاهد شفق‌های قطبی باشند. در این‌جا می‌خوانیم که چرا.

شفق‌ها یا نورهای شمالی و جنوبی چه هستند؟
گالیلئو گالیلئی، اخترشناس ایتالیایی، اصطلاح آئورورا را در سال ۱۶۱۹ با الهام از الهه رومی طلوع استفاده کرد ــ با این باور اشتباه که آنها انعکاس نور خورشید در اتمسفر هستند.

نورهای شمالی، یا آئورورا بورئالیس، برفراز روستای ماهی‌گیری راینه در مجمع‌الجزایر لوفوتِن نروژ می‌درخشند. بهترین مکان‌ها برای دیدن این نمایش آسمانی در «نواحی شفقی» نزدیک به قطب‌های زمین است ــ اما گاهی می‌توانید آنها را حتی دورتر از شمال و جنوب ببینید.

درحقیقت، نورهای شمالی و جنوبی حاصل اندرکنش گازهای اتمسفر زمین با بادهای خورشیدی هستند؛ جریانی از ذرات باردار الکتریکی، یون‌ها، که از خورشید به تمام جهات شلیک می‌شوند.

وقتی باد خورشیدی به زمین می‌رسد، به میدان مغناطیسی زمین کوبیده می‌شود و جریان‌هایی از ذرات باردار به‌سمت قطب‌ها ایجاد می‌شود. برخی از یون‌ها در لایه‌ای از اتمسفر به‌نام یونوسفر به‌دام می‌افتند، جایی که در آن با اتم‌های گاز ــ معمولاً اکسیژن و نیتروژن ــ برخورد و آنها را با انرژی اضافی تحریک می‌کنند. این انرژی سپس به‌صورت ذرات نور، فوتون‌ها، آزاد می‌شود.

چرا شفق‌ها سبز، قرمز و گاهی آبی یا بنفش هستند؟
رنگ‌های یک شفق قطبی مشخص می‌کند که در کجای اتمسفر و در تعامل با کدام گازها رخ می‌دهد.

برای مثال، تقریباً دو دقیقه طول می‌کشد تا یک اتم اکسیژن تحریک‌شده یک فوتون قرمز آزاد کند، و اگر در این زمان یک اتم با اتمی دیگر برخورد کند، فرایند می‌تواند مختل یا متوقف شود. پس وقتی نور شفق قرمز باشد یعنی به احتمال بسیار در بالاترین قسمت یونوسفر، تقریباً در ارتفاع ۲۴۰ کیلومتری، رخ می‌دهند؛ جایی که اتم‌های اکسیژن کمتر از آن هستند که با یکدیگر برخورد کنند.

این آئورا بورئالیس آسمان پشت آتشفشان کیرکیوفتل (Kirkjufell) ایسلند را روشن می‌کند. شفق‌های قطبی زمانی رخ می‌دهند که ذرات باردار خورشید با گازهای درون اتمسفر زمین برخورد می‌کنند. رنگ‌ها نشانگر لایه‌ای از اتمسفر زمین است که این برخوردها در آن رخ می‌دهند.

برعکس، فوتون‌های سبز در کمتر از یک ثانیه آزاد می‌شوند، پس در بخش‌های نسبتاً غلیظ‌تر اتمسفر، در ارتفاع ۱۰۰ تا ۲۴۰ کیلومتری بالای سطح زمین، متداول‌تر هستند.

در اتمسفر بسیار غلیظ پایینی، کمتر از ۱۰۰ متر بالاتر از سطح زمین، ترکیبی بنفش‌مانند از نورهای قرمز و آبی را می‌بینیم: رنگ‌های مشخص مولکول‌های نیتروژن.

کجا می‌توان شفق‌ها را دید؟
شفق‌ها در تمام سیارات منظومه خورشیدی، به غیر از عطارد، دیده شده‌اند ــ حتی در زهره و مریخ که میدان مغناطیسی بسیار ضعیف یا ناموجود است. آنها حتی در یک سیاره سرگردان بزرگ در فاصله ۲۰ سال نوری نیز شناسایی شده‌اند. فضانوردان نیز تصاویر و فیلم‌هایی تماشایی از شفق‌های زمین از ایستگاه فضایی بین‌المللی گرفته‌اند.

برای ما که در زمین گرفتار هستیم، بهترین جاها برای دیدن شفق‌ها در «نواحی شفقی»، بین عرض‌های جغرافیایی ۶۰ تا ۷۵ درجه در شمال و جنوب است. حتی اگر در نوار کوتاه‌تر عرض‌های ۶۵ تا ۷۰ درجه باشید، احتمال دیدن شفق‌ها برایتان بیشتر می‌شود.

همچنین باید جایی باشید که آسمان تاریک و تمیز است و خبری از آلودگی نوری نیست. در نیم‌کره جنوبی، این کلاً یعنی در جنوبگان، تاسمانیا یا جنوب نیوزیلند در پاییز یا زمستان. در شمال استوا نواحی بیشتری وجود دارد؛ از جمله فیربنکس در آلاسکا، چرچیل در منیتوبای کانادا، ناحیهٔ لاپلند در شمال سوئد و فنلاند، و ترومسو در نروژ.

شفق‌ها کی رخ می‌دهند ــ و چرا بیشتر شده‌اند؟
یک راه خوب برای پیش‌بینی یک شب شفقی قوی شمردن ۲۷ روز از آخرین شفق است؛ شفق‌ها ارتباطی قوی با فعالیت لکه خورشیدی دارند و ۲۷ روز طول می‌کشد تا خورشید دور خودش بچرخد، یعنی این مدت زمان لازم است تا لکه خورشیدی شفق‌زا دوباره به‌سمت زمین قرار بگیرد.

برخی سال‌ها، شفق‌ها بیشتر از سال‌های دیگر می‌شوند. فعالیت لکه خورشیدی در یک چرخه ۱۱ ساله بالا و پایین می‌شود؛ جدیدترین افزایش فعالیت در سال ۲۰۱۹ شروع شد و در سال‌های ۲۰۲۴ یا ۲۰۲۵ به اوج می‌رسد.

چادری زیر نورهای شمالی در دروازه‌های شمالگان، شمالی‌ترین پارک ملی ایالات متحده، برپا شده است. این ناحیه آلاسکا یکی از بهترین نقاط زمین برای تماشای شفق‌های قطبی است.

همچنین فعالیت بیشتر لکه خورشیدی دلیل این است که گاهی شفق‌ها در نقاطی از زمین ظاهر می‌شوند که در مواقع دیگر به‌ندرت می‌توان انتظارشان را داشت. افزایش فعالیت، احتمال طوفان‌های خورشیدی بزرگ را بیشتر می‌کند که می‌توانند تشعشعات الکترومغناطیسی و ذرات را به زمین شلیک کنند؛ وقتی آنها به اتمسفر ما برخورد کنند، آن را دچار سیلی از ذراتی فراوان می‌کنند که ناحیه شفقی را فراتر از مرزهای معمولش گسترش می‌دهد.

تازه‌ترین شاهد این اثر طوفان‌های خورشیدی اوایل سال ۲۰۲۳ بود که باعث شد شفق‌ها تا آریزونا و انگلیس قابل مشاهده باشند. هرچند علاوه بر نوربازی‌های رنگارنگ، این طوفان‌های خورشیدی می‌توانند عواقبی برای شبکه‌های برق و سیستم‌های GPS نیز داشته باشند.

البته حتی فعال‌ترین چرخه‌های لکه خورشیدی به‌سختی با بزرگ‌ترین طوفان خورشیدی ثبت‌شده برابری می‌کنند. در اول سپتامبر ۱۸۵۹، اخترشناسان شاهد رشد تعداد فزاینده‌ای لکه روی سطح خورشید بودند که شفق‌هایی تا کوبا در نیم‌کره شمالی و از آن‌طرف تا سانتیاگوی شیلی ایجاد کردند. برخی که آنها را پیش‌تر ندیده بودند، باور داشتند نورهای روشن نشانی از پایان دنیا هستند یا «چنان ظاهر شدند که گویی آتشی عظیم زمین را فراگرفته بود که شعله‌هایش در آسمان‌ها انعکاس می‌یافت.»

به پیج اینستاگرامی «آخرین خبر» بپیوندید
instagram.com/akharinkhabar