ظاهرة الشفق القطبي وكذلك منافع واضرار الشفق القطبي، كما سنتحدث عن أشكال الشفق القطبي، وكذلك سنقوم بذكر أسباب حدوث الشفق القطبي، كما سنقدم علاقة الشفق القطبي بالانسان، وكذلك سنذكر أيضًا اين يحدث الشفق القطبي، كما سنوضح تحدث ظاهرة الشفق القطبي في طبقة التروبوسفير، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعوا معنا.
محتويات المقال
ظاهرة الشفق القطبي
تعد ظاهرة الشفق القطبي مؤشرًا على العلاقة بين الأرض والشمس، ويرتبط تكرار هذه الظاهرة بتكرار النشاط الشمسي ودورة نشاط الشمس الممتدة لإحدى عشر عامًا، لكن ما هي ظاهرة الشفق القطبي وكيف تم تفسيرها؟ عندما يكون نشاط الشمس عاليًا، تنتج جزيئات عالية الطاقة، إلكترونات وبروتونات ونيوترونات، جميعها أجسام مشحونة، ويحدث إشعاع في الرياح الشمسية، ويتم إطلاق هذه الجسيمات والإشعاعات في الفضاء الكوني، وتستمر بالسفر حتى تصل إلى الغلاف الجوي للأرض ومجالها المغناطيسي، وبما أن أقطاب المجال المغناطيس للكرة الأرضية تقع بالقرب من أعمدتها الجغرافية، تخلق الرياح الشمسية فتحة في المجال المغنطيسي عند الحواجز القطبية للأرض وتحدث ظاهرة الشفق القطبي بالشكل الآتي:
– عندما تصطدم الجسيمات المشحونة القادمة مع الرياح الشمسية والتوهجات بالمجال المغناطيسي للأرض فإنها تتوزع على طول خطوط هذا الحقل المغناطيسي.
– تنعكس بعض الجسيمات عن سطح الأرض بينما يتفاعل بعضها الآخر مع خطوط المجال المغناطيسي، مما يسبب تيارات من الجسيمات المشحونة، متجهة نحو كلا القطبين، تسمى هذه التيارات باسم بيركلاند، نسبةً إلى الفيزيائي النرويجي كريستيان بيركيلاند الذي اكتشفها.
– عندما تمر الشحنات الكهربائية خلال المجال المغناطيسي فإنّها تولد تيارًا كهربائيًا، وعند هبوط هذه التيارات داخل الغلاف الجوي فإنها تكتسب المزيد من الطاقة.
– عندما تصطدم بأيونات النيتروجين والأكسجين الموجودة في الغلاف الأيوني للكرة الأرضية، فإن الجسيمات المشحونة تنقل طاقتها لهذه الأيونات.
– يؤدي امتصاص الطاقة من قبل أيونات الأكسجين والنيتروجين إلى تحفيز الإلكترونات داخلها والانتقال من الطاقة المنخفضة إلى المدارات عالية الطاقة.
– عندما تستقر هذه الأيونات تعود الإلكترونات إلى مداراتها الأصلية، مما يعمل على تحرير الطاقة داخلها، التي تنبعث على شكل إشعاع بأطوال موجية مختلفة، مما يخلق الألوان المميزة التي تظهر في السماء.
منافع واضرار الشفق القطبي
1- اضرار الشفق القطبي:
الشفق القطبي ربما تكون ظاهرة من أجمل المناظر لكن الخبراء يحذرون من أن العاصفة الشمسية التي تسبب هذه الظاهرة قد تتلف المعدات الكهربائية وشبكات الاتصالات على الأرض، وذكرت صحيفة ديلي ميل أن “العواصف الشمسية (الأضواء الشمالية والجنوبية) التي تنتج الأضواء الشمالية عادة ما تكون غير ضارة ومع ذلك لا بد أن يكون لعاصفة ضخمة عواقب وخيمة على الأرض على سبيل المثال في عام 1859دمرت شبكة التلغراف حول العالم.
2- منافع الشفق القطبي:
لا يوجد لها أي منافع سوى أنها تظهر السماء كلوحة فنية خلابة للغاية ربما يستفيد منها بعض الرسامين.
أشكال الشفق القطبي
1- الشفق القطبي الشريطي:
حيث يكون في هذه الحالة على شكل أقواس وشرائط متوازية طويلة تمتد في السماء، ويغطي غالباً مسافات تمتد لآلاف الكيلومترات، أمّا عرضه فلا يتجاوز مئات الأمتار وعند بداية ظهوره تنبثق في السماء ثنايا ضوئية منفصلة لتبدأ بالتطابق والتجمع مع بعضها البعض وبالتالي يتكون ما يعرف بالحزم الضوئية وتقوم الأخيرة بدورها في خلق إشعاعات ذات لونٍ وردي وتواصل بإحداث هذه الإشعاعات حتى انتهاء نشاط الظاهرة بتبعثر الشكل فيتكون شفقٌ غيميٌ مبعثرٌ.
2- الشفق الفيمي:
وهو عبارة عن أحد أشكال الظاهرة التي تتخذ شكل أضواء ملونة تكسو السماء كاملةً على هيئة سُحب وغيوم شفافة لها ألوان خلابة.
أسباب حدوث الشفق القطبي
يحدث الشفق القطبي أو الأضواء الشمالية (بالإنجليزية: aurora borealis) عندما تطلق الشمس جسيمات ذات طاقة عالية إلى الأرض، حيث تتفاعل مع ذرات الغلاف الأيوني الأرضي وتعمل على تنشيطها، مما يتسبب في انبعاث الأضواء بألوان مختلفة أهمها الأحمر والأخضر والأزرق، والذي يتوهج كل منها على ارتفاع معين، ومن الجدير بالذكر أنّ كل لون من ألون الشفق القطبي ينتج عن تفاعل معين بين الإلكترونات الشمسية وذرات الغلاف الأيوني على النحو الآتي:
– ينتج عن تفاعل الإلكترونات الشمسية مع ذرات الأكسجين اللون الأخضر.
– ينتج عن تفاعل الإلكترونات الشمسية مع النيتروجين؛ اللون الأزرق والأرجواني.
– ينتج اللون الوردي عن تفاعل الإلكترونات الشمسية مع النيتروجين المحايد.
– ينتج عن تفاعل الإلكترونات الشمسية مع ذرات الهيدروجين؛ اللون الأزرق.
علاقة الشفق القطبي بالانسان
ربما تكون ظاهرة “الشفق القطبي” من أجمل المناظر الطبيعية، لكن خبراء حذروا من العواصف الشمسية التي تؤدي إلى هذه الظاهرة، وشبههوها بـ”وحوش” قد تدمر الأجهزة الكهربائية وشبكات الاتصالات على كوكب الأرض.
يعتقد العلماء أن الطريق المباشر من الشمس إلى الأرض فرغ تمامًا بفعل الانبعاثات الكتلية الإكليلية السابقة، محذرين من نتائج وخيمة حال ضرب عاصفة شمسية قوية الأرض، مضيفين: “إذا ضربت عاصفة شمسية قوية الأرض اليوم، ستتسبب في أضرار بالغة جدًا للأجهزة الإلكترونية على مستوى العالم”.
اين يحدث الشفق القطبي
يظهر الشفق القطبي عند نصفي الكرة الأرضية الشمالي أو الجنوبي، إذ يُسمى الشفق في الشمال بالشفق القطبي الشمالي أو الأضواء الشمالية (بالإنجليزية: Aurora Borealis)، وعندما يحدث في الجنوب يُسمى بالشفق القطبي الجنوبي أو الأضواء الجنوبية (بالإنجليزية: Aurora Australis)، ويُمكن رؤيتهما في شكل بيضاوي غير منتظم يتركز فوق الأقطاب المغناطيسية، وقد اكتشف العلماء أن الشفق القطبي الشمالي والجنوبي هي أضواء تحدث في نفس الوقت بنفس الصورة وبأشكال وألوان متشابهة، وهذا يحدث في أغلب الحالات.
تحدث ظاهرة الشفق القطبي في طبقة التروبوسفير
– تحدث ظاهرة الشفق القطبي في طبقة التروبوسفير.
– نتيجة تفاعل الرياح الشمسية مع المجال المغناطيسي للأرض.
– ولمعرفة اين يقع الشفق القطبي نجد أنه تحدث معظم ظواهر الشفق في كوكب الأرض، في دائرتي العرض 3° -و6°، وخطي الطول 10°- و20° في المناطق القطبية.
– من الأقطاب المغناطيسية الأرضية.
– وتبدو أكثر وضوحًا في الليل. كذلك لوحظ الشفق في كل من كوكب المشتري وزحل، فلهما مجالات مغناطيسية تفوق بكثير حجم تلك التي في الأرض.
– كما أن حزم الإشعاع لهما تنتشر على نطاقات واسعة.
– بينما رصد الشفق أيضًا على كوكبي أورانوس ونبتون.
