Aurora

شفق قطبی به‌عنوان یکی از هفت شگفتی طبیعی جهان شناخته می‌شود. این پدیده که نمایشی از نورهای متحرک (معمولاً در رنگ‌های قرمز و سبز) در عرض‌های جغرافیایی بالای زمین (قطب‌ها) است، در آسمان شب این مناطق به‌صورت واضح دیده می‌شود و ماهیت الکترومغناطیسی دارد.

شفق قطبی زمانی اتفاق می‌افتد که پروتون‌ها و الکترون‌های پرانرژی که از شعله‌های خورشیدی نشات می‌گیرند وارد جو زمین شده و به علت باری که دارند حول خطوط میدان مغناطیسی زمین حرکت مارپیچی انجام می‌دهند. این ذرات پرانرژی سپس با اتم‌های خنثی موجود در جو که عمدتاً نیتروژن و اکسیژن هستند برخورد کرده و از طریق انرژی که به این اتم‌ها وارد می‌کنند باعث برانگیخته شدن الکترون لایه‌های آخر این اتم‌ها می‌شوند. الکترون‌ها در حالت‌های برانگیخته‌شده پایدار نیستند و تمایل دارند تا هر چه سریع‌تر به حالت پایه خود بازگردند  زمانی که این الکترون‌ها درنهایت به حالت پایه قبلی خود برمی‌گردند یک فوتون تابش می‌کنند. که تفاوت انرژی آن دو حالت انرژی (پایه و برانگیخته) می‌باشد. بنابراین تفاوت در رنگ نورها به علت تفاوت در اتم برانگیخته‌شده و تفاوت در لایه‌های انرژی پایه و برانگیخته‌شده الکترون‌ها در آن اتم خواهد بود.  فوتون تابش شده از اتم‌های اکسیژن، بسته به حالت‌های پایه و برانگیخته الکترون‌ها در این اتم، می‌توانند به رنگ قرمز (طول‌موج 630 نانومتر) و یا سبز (طول‌موج 558 نانومتر)  باشند. که رنگ‌های عمده تابشی توسط این پدیده هستند.

به‌صورت کلی شفق‌های قطبی بین عرض‌های جغرافیایی 60-70  درجه شمالی و جنوبی (از استوا) و در ارتفاع صد تا چند صد کیلومتری از سطح زمین  ظاهر می‌شوند (برهمکنش بین میدان‌های مغناطیسی و ذرات باردار به حداکثر مقدار خود در نزدیکی قطب‌های مغناطیسی زمین می‌رسد) . این پدیده در زمان‌هایی که فعالیت خورشیدی شدت بیش‌تری دارد مقداری به سمت استوا حرکت می‌کند. این شفق‌ها همچنین بانام های دیگری همچون نورهای شمالی (شفق شمالی) و نورهای جنوبی (شفق جنوبی) هم شناخته‌شده هستند. به خاطر تونل زنی ذره‌های خورشیدی باردار در راستای خطوط میدان مغناطیسی زمین به سمت قطب‌های مغناطیسی، مناطق پایینی یونسفر (زیر صد کیلومتر) در نزدیکی قطب‌ها به‌شدت یونیزه می‌شوند. به همین خاطر این پدیده که باعث به وجود آمدن تابش‌های عجیب (در زمان خود) و ترسناک در زمان شفق  می‌شده است را Aurora  که خدای شفق در افسانه‌های یونان هست نامیده‌اند. این جریان‌های متغیر موجود در جو همچنین باعث به وجود آمدن میدان‌های مغناطیسی نوسانی و یا طوفان‌های ژئومغناطیسی می‌شود.

منابع:

سایت دانشنامه کاسموس (Cosmos Encyclopedia )