حقیقت شفق قطبی شفق قطبی چیست وچگونه تشکیل می شود؟

نیروهای لورنتس كه موجب انحراف مسیر الكترونها در میدان های مغناطیسی می شود در بسیاری از پدیده های طبیعی تجلی می یابند و فقط با یاری گرفتن از این نیروها توضیح آنها ممكن است. یكی از تماشایی ترین و با شكوهترین پدیده ها از این نوع شفق قطبی است، كه مشخصه عرض های جغرافیایی بالا , نزدیكی های شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی كه در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می شود.آسمان تابان می شود و نقش هایی با رنگها و شكل های گوناگون دیده می شود. گاهی دارای شكل كمان یكنواخت ، ساكن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موج های متفاوت ، كه مانند پرده ها و نوارها بازی می كنند و پیچ و تاب می خورند.
رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاكستری تغییر می كند. طبیعت و منشا شفق های قطبی زمان درازی به كلی پوشیده مانده بود. تا اینكه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد. ارتفاع شفق های قطبیقبل از همه , دانشمندان موفق شدند ارتفاعی را كه شفق های قطبی ظاهر می شوند، تعیین كنند. به این منظور از یك تابانی از دو نقطه به فاصله چند ده كیلومتر از یكدیگر عكس گرفتند. به كمك چنین عكس هایی ثابت كردند كه شفق های قطبی در ارتفاع ۸۰ تا ۱۰۰ كیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در ارتفاع ۱۰۰ كیلومتر) ظاهر می شوند. به این ترتیب دریافتند كه شفق های قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در جو زمین هستند، كه تا اندازه ای به تابانی در لامپ های تخلیه گاز شبیه می باشند. دوره تناوب ظهور شفق های قطبیرابطه جالب بین شفق های قطبی و پدیده های دیگر روشن است. شفق های قطبی با دوره های متفاوت مشاهده می شوند. اختلاف دوره های شفق قطبی بعضی اوقات به چندین سال می رسد. مشاهدات چندین ساله آشكار ساخته اند كه دوره های زیادی ماكزیمم شفق های قطبی به طور مرتب در ۱۱.۵ سال تكرار می شوند .
در طول این مدت ، شماره شفق های قطبی نخست سال به سال كاهش می یابد و سپس شروع می كند به زیاد شدن تا مقدار آن در ۱۱.۵ سال از نو به ماكزیمم می رسد. سایر پدیده های زیبای جویمشاهده سطح خورشید ، از خیلی پیش ، وجود لكه های تار و نامنظمی را روی قرص آن آشكار ساخته اند كه اغلب شكل و جایشان عوض می شود، معلوم شده است كه تعداد و مساحت كل این لكه ها از سالی به سال دیگر ، نه به طور كاتوره ای بلكه با همان دوره ۱۱.۵ سال , تغییر می كنند . در این فرایند , ماكزیمم لكه های خورشیدی ، یا فعالیت خورشیدی ماكزیمم ، همزمان با شفق قطبی ماكزیمم عارض می شوند و نابودی آنها نیز با هم هماهنگ می باشد.
تعداد توفان های مغناطیسی به ماكزیمم خود می رسد. در سالهای اخیر رابطه مشابهی بین فعالیت خورشیدی (تعداد لكه های خورشیدی) و شرایط انتشار امواج رادیویی در لایه های بالای جو اثبات شده است. بنابراین مساله ، علاوه بر معنای نظری محض ، اهمیت عملی نیز پیدا كرده است. فرضیه بیركلند در مورد لكه های خورشیدیبیركلند دانشمند نروژی با مقایسه نتایج اخیر این فرضیه را مطرح كرد كه لكه های خورشیدی ناحیه هایی هستند كه آنها باریكه های ذرات باردار (الكترونها) به داخل فضای اطراف گسیل می شوند. این ذرات با رسیدن به لایه های بالای جو زمین ، از طریق برخوردهای الكترون در این لایه ها ، مشابه تخلیه گاز در لوله ، گازها را به تابانی وا می دارند.
این الكترون ها همچنین روی میدان مغناطیسی زمین و شرایط انفجار امواج رادیویی مجاور زمین اثر می گذارند. یك پرسش و یك پاسخاگر نظریه بیركلند درست باشد، چرا شفق های قطبی در عرض های بالا ، یعنی در نواحی نزدیك به قطب ها مشاهده می شوند؟ در صورتیكه می دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می كنند. پاسخ این پرسش را استرمر ، دانشمند نروژی دیگر پیدا كرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می كنند. در آنجا نیروی لورنتس بر آنها اثر می كند. و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می سازد. استرمر محاسبات ریاضی پیچیده ای انجام داد و مسیر این الكترون ها را در میدان مغناطیسی زمین حساب كرد.
او نشان داد كه ذرات باردار منحرف شده توسط میدان مغناطیسی زمین ، به یقین فقط به نواحی قطبی كره زمین وارد می شوند. كاربرد ویژه نیروی لورنتساین نظریه كه در انحراف ذرات باردار در میدان مغناطیسی زمین نیروی لورنتس را به حساب می گیرد، با شمار زیادی از نتایج آزمایشگاهی به خوبی همخوانی دارد و در حال حاضر پذیرش همگانی یافته است. هر چند به تازگی برای توضیح كمی تمامی این دیدگاه دشواریهایی بروز كرده است.

منبع : سازمان آموزش و پرورش استان خراسان