سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد

سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد

سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد
علم فیزیک – سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد

محققان دانشگاه واشنگتن در بررسی‌های خود به این نتیجه رسیده‌اند که سیاره فراخورشیدی “پروکسیما-ب”(Proxima-b) در زمان رصد دارای یک حلقه شفقی سبزرنگ به دور خود است.

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، منظومه ستاره‌ای “پروکسیما”(Proxima) در فاصله چهار سال نوری از زمین قرار دارد که ستاره میزبان آن یک کوتوله سرخ است.

پروکسیما قنطورس( Proxima Centauri) یک ستاره کوتوله قرمز با فاصله ۴٫۲ سال نوری و نزدیک‌ترین ستاره به زمین پس از خورشید است.

محققان دانشگاه واشنگتن در بررسی‌های خود متوجه شدند در صورت وجود اکسیژن در جو پروکسیما-ب، این سیاره به دلیل وجود شفق‌های قطبی، از زمین با یک کمربند سبزرنگ دیده می‌شود.

نکته جالب توجه در این رابطه این است که درخشش این شفق‌ها نسبت به شفق‌های زمین ۱۰۰ برابر بیشتر است.

سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد
علم فیزیک – سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد

“رودریگو لوگر”(Rodrigo Luger) محقق ارشد این تحقیق در مصاحبه خود با اسپیس گفت: میزان این درخشش‌ها به قدری است که با تلسکوپ‌های بسیار قدرتمند قابل مشاهده خواهد بود.

ستاره این منظومه در سال ۱۹۱۵ و توسط رئیس رصدخانه ملی آفریقای جنوبی کشف شد.

پروکسیما قنطورس جزئی از سامانه ستاره‌ای آلفا قنطورس به‌شمار می‌آید و نزدیک‌ترین ستاره به خورشید ما است. از آنجایی که این ستاره نسبت به دیگر ستاره‌ها به زمین بسیار نزدیک است، می‌توان اندازه قطر زاویه‌ای آن را به طور مستقیم اندازه گرفت که این مقدار یک هفتم قطر زاویه‌ای خورشید محاسبه شده‌ است. پروکسیما قنطورس جرمی حدود یک هشتم جرم خورشید دارد و میانگین چگالی آن ۴۰ برابر خورشید است.

در اوت سال ۲۰۱۶ رصدخانه جنوبی اروپا کشف پروکسیما ب را اعلام کرد. پروکسیما ب، یک سیاره زمین مانند است که در حال چرخش به دور ستاره‌اش در محدوده قابل سکونت است.

با توجه به اینکه این ستاره کم‌نورتر از خورشید است محدوده قابل سکونت آن کوچکتر از خورشید است و سیاره پروکسیما-ب نیز در فاصله‌ای ۲۰ برابر نزدیکتر نسبت به فاصله زمین تا خورشید قرار دارد که این نزدیکی در کنار فعالیت بیشتر ستاره مرکزی، سبب شده است که میزان تشعشعات بیشتری از ستاره میزبان به این سیاره برسد.

در صورتی که میدان مغناطیسی این سیاره به اندازه‌ای قدرتمند باشد که ذرات پرقدرت پراکنده شده از ستاره میزبان را به دام بیندازد سبب ایجاد شفق‌های قطبی خواهد شد که مطالعه آن این امکان را به دانشمندان می‌دهد که با ویژگی‌های بیشتری از پروکسیما-ب آشنا شوند.

 دمای پروکسیما-ب در میزانی تخمین زده می‌شود که وجود آب بصورت مایع و بر روی سطح سیاره امکان‌پذیر می‌باشد.

سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد
علم فیزیک – سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد

بسیاری از ویژگی‌های این سیاره به زمین شباهت دارد اما وجود جو مشابه با زمین یکی از مهمترین نیازها برای شکل گرفتن حیات در این سیاره است.

علاوه بر وجود جو مشابه زمین و آب مایع، داشتن میدان مغناطیسی سراسری همانند قطب‌های مغناطیسی زمین یکی از ضروریات برای ایجاد شرایط مناسب حیات موجوات محسوب می‌شود.

براساس بررسی‌های محققان اگر سیاره پروکسیما-ب حتی جو ساده‌تری نسبت به زمین داشته باشد که فقط از نیتروژن و کربن‌ دی‌اکسید تشکیل شده باشد، می‌تواند شرایط فوق‌العاده مناسبی برای حیات و دمای مناسبی برای مایع بودن آب داشته باشد.

یکی از مشکلاتی که این سیاره دارد تغییرات شدید دمای آن در روز و شب است. دمای این سیاره در طول روز ۱۶ درجه و در شب منفی ۱۲۳ درجه سانتی‌گراد است و این موضوع در کنار حجم بالای تشعشعات فضایی بخشی از مشکلات اساسی برای وجود حیات در این سیاره هستند.

نتایج این تحقیق در نشریه Astrophysical Journal منتشر شده است.

سیاره‌ای که کمربند شفقی سبز دارد ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

شفق قطبی از ایستگاه فضایی
شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

جک فیشر فضانورد مستقر در ایستگاه فضایی بین‌المللی تصویر زیبایی از شفق قطبی بر فراز زمین گرفته است.به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی‌میل، این تصویر در تاریخ ۱۹ ژوئن از داخل ایستگاه فضایی بین‌المللی از ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری سطح زمین گرفته شده است.“جک فیشر”(Jack Fisher) این تصویر را به مناسبت سالروز استتقلال آمریکا منتشر کرده است.شفق قطبی در پی برخورد ذرات منتشر شده از خورشید با میدان مغناطیسی زمین و یونیزه شدن هوا به وسیله‌ آنها ایجاد می‌شود.این پدیده علاوه بر زیبایی به دانشمندان کمک می‌کند تا بتوانند بر روی وضعیت فعالیت‌های خورشیدی مطالعه کرده و تغییرات آنها را شناسایی کنند.مهمترین منبع ایجاد این انوار زیبا طوفان‌های خورشیدی هستند.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

شَفَق قُطبی (به انگلیسی: Aurora) یکی از پدیده‌های جوی کره زمین است. شفق قطبی پدیده ظهور نورهای رنگین و متحرک در آسمان شب است و معمولاً در عرض‌های نزدیک به دو قطب زمین که بر اثر برخورد ذرات باردارِ بادِ خورشیدی و یونیزه شدن مولکول‌های موجود در یون‌سپهر (یونوسفر) زمین به وجود می‌آید.شفق‌های قطبی نورهای زیبایی هستند که به طور طبیعی در آسمان دیده می‌شوند که معمولاً در شب و در عرض‌های جغرافیایی قطبی به چشم می‌خورند.آنها دریونوسفر تشکیل می‌شوند و در سپیده‌دم قطبی قابل مشاهده هستند. در عرض جغرافیایی قطب شمال به آنها شفق‌های شمالی نیز گفته می‌شود که این نام بر گرفته از نام ایزدگونه رومی سپیده‌دم و نام یونانی باد شمالی است که در سال ۱۶۲۱ توسط “پیر گاسندی” (Pierre Gassendi) روی این پدیده طبیعی گذاشته شد.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

به شفق‌های قطبی، نور قطب شمال هم گفته می‌شود زیرا آنها غالباً در نیم کره شمالی رویت می‌شوند و هرچقدر به قطب شمال نزدیک می‌شوید با توجه به مجاورت با قطب مغناطیسی شمالی زمین احتمال بیشتری می‌رود که بتوانید آنها را ببینید به طور مثال در شهرهای شمالی کانادا که بسیار نزدیک به قطب هستند امکان رویت آنها بسیار زیاد است.شفق‌های قطبی در نزدیکی قطب مغناطیسی شمالی ممکن است خیلی بالا باشد ولی در افق شمالی به صورت سبز بر افروخته و در صورت طلوع خورشید به صورت قرمز کمرنگ دیده می‌شود. شفق‌های قطبی معمولاً از سپتامبر تا اکتبر و از مارس تا آوریل اتفاق می‌افتند. بعضی از قبایل کانادایی به این پدیده رقص ارواح می‌گویند.در قطب جنوب نیز این اتفاق می‌افتد ولی فقط در جنوبی‌ترین عرض جغرافیایی قابل رویت است و گاهی اوقات در آمریکای جنوبی و استرالیا (استرالیا در زبان لاتین به معنی جنوب است.)“بنجامین فرانکلین”(Benjamin Franklin) اولین کسی بود که به شفق‌های قطبی توجه نشان داد. در تئوری او علت وقوع شفق‌های قطبی این انتقال نور در مرکز بار الکتریکی که در سرزمین‌های قطبی توسط برف و رطوبت شدت می‌گیرد، بود.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

دانشمندان به منظور اندازه گیری ارتفاع شفق قطبی از دو نقطه به فاصله چند ۱۰ کیلومتر از یکدیگر از آن عکس گرفتند. به کمک چنین عکس‌هایی می‌توان ارتفاع شفق‌های قطبی را محاسبه کرد.شفق‌های قطبی در بلندای ۳۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در بلندی ۱۰۰ کیلومتر) پدیدار می‌شوند. شفق‌های قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در هوای زمین هستند، که تا اندازه‌ای به تابانی در لامپ‌های تخلیه گاز همانند می‌باشند. شفق‌های قطبی یکی از طبیعی‌ترین و زیباترین پدیده‌های جو زمین است. پدیده مزبور عبارت از ذرات بارداری هستند که از خورشید به سوی لایه‌های زیرین جو زمین سرازیر می‌شوند و روشنی‌هایی را که کلاً شفق‌های قطبی نام دارند پدید می‌آورند. شفق قطبی یا نورهای قطبی، به بهترین صورت از حدود عرض جغرافیایی دایره اقیانوس منجمد شمالی (یا منجمد جنوبی) دیده می‌شود. نورهای قطبی درست همانند تابش‌های رنگی در آسمان هستند. نورهای قطبی در اثر الکترون‌هایی که در طول خطوط نیروی میدان مغناطیسی زمین حلقه می‌زنند، به وجود می‌آیند. این حلقه‌های الکترونی وارد جو زمین می‌شوند و باعث می‌گردند که گازهای رقیقی که در ارتفاعات بالای جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلوئورسنت بدرخشند.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی

علم فیزیک – شفق قطبی از ایستگاه فضایی

این الکترون‌ها عمدتاً از خورشید می‌رسند و تعداد آنها بستگی به فعالیت خود خورشید دارد. وقتی که سطح خورشید خیلی فعال باشد، ما نورهای قطبی بیشتری را مشاهده می‌کنیم تا زمانی که خورشید آرام‌تر است. نور قطبی می‌تواند شکل‌های مختلفی داشته باشد. بعضی وقت‌ها شبیه به پرده آویزان، یا نورهای متحرک و یا پرتوهای نور است. رنگ آن نیز تغییر می‌کند ولی بیشتر مواقع دارای سایه سبز یا صورتی است. شفق‌ها مانند پرده‌هایی عظیم به طول صدها کیلومتر از نورهای رنگی هستند. در موارد نادر شفق قطبی ممکن است سراسر آسمان مرئی، از افق تا سمت الراس را بپوشاند.شفق‌های قطبی معمولاً باید فقط در قطب‌ها اتفاق بیفتند و به ندرت وقتی که طوفان‌های مغناطیسی اتفاق می‌افتند، در عرض‌های جغرافیایی میانی نیز دیده می‌شوند. طوفان‌های مغناطیسی در دوره تناوب ۱۱ ساله خورشیدی یا سه سال بعد از این دوره تناوب اتفاق می‌افتند. در این دوره تناوب ۱۱ ساله که هم‌اکنون نیز ما در آن هستیم میزان فعالیت‌های خورشیدی بالا رفته و با رصد خورشید می‌توان میزان بالای این فعالیت‌ها را دید. انرژی حاصل نیز از طریق بادهای خورشیدی تامین می‌شود.

شفق قطبی از ایستگاه فضایی ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ

تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ

 بالاتر از بلندترین ساختمان‌ها، برفراز مرتفع‌ترین کوه‌ها و فراسوی بلندپروازترین هواپیماها سرزمین حکمرانی شفق‌های قطبی است. شفق‌های قطبی به ندرت در ارتفاع پایین‌تر از ۶۰ کیلومتر رخ می‌دهند و ممکن است ارتفاع آن‌ها تا ۱۰۰۰ کیلومتر هم برسد. 

تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ
علم فیزیک – تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ

 شفق‌های قطبی بر اثر برخورد الکترون‌ها و پروتون‌های پر انرژی با مولکول‌های اتمسفر زمین بوجود می‌آیند. اگر از فضا به یک شفق‌قطبی کامل نگاه کنیم شبیه به حلقه‌ای کامل به دور یکی از قطب‌های مغناطیسی زمین به نظر می‌رسد. عکسی که در بالا می‌بینید پنج سال پیش و زمانی گرفته شده که یک شفق قطبی خیلی پرنور در شرق نروژ نمایان شده بود.شَفَق قُطبی (به انگلیسی: Aurora) یکی از پدیده‌های جوی کرهٔ زمین است. شفق قطبی پدیدهٔ ظهور نورهای رنگین و متحرک در آسمان شب است و معمولاً در عرض‌های نزدیک به دو قطب زمین که براثر برخورد ذرات باردارِ بادِ خورشیدی و یونیزه شدن مولکول‌های موجود در یون‌سپهر (یونوسفر) زمین به وجود می‌آید.شفق‌های قطبی نورهای زیبایی هستند که به طور طبیعی در آسمان دیده می‌شوند. که معمولاً در شب و در عرض‌های جغرافیایی قطبی به چشم می‌خورند. آنها در یونوسفر تشکیل می‌شوند و در سپیده‌دم قطبی قابل مشاهده هستند. در عرض جغرافیایی قطب شمال به آنها شفق‌های شمالی نیز گفته می‌شود که این نام بر گرفته از نام ایزدگونه رومی سپیده‌دم و نام یونانی باد شمالی است که در سال ۱۶۲۱ توسط پیر گاسندی روی این پدیده طبیعی گذاشته شد. به شفق‌های قطبی، نور قطب شمال هم گفته می‌شود زیرا آنها غالباً در نیم کرهٔ شمالی رویت می‌شوند و هر چقدر به قطب شمال نزدیک می‌شوید با توجه به مجاورت با قطب مغناطیسی شمالی زمین احتمال بیشتری می‌رود که بتوانید آنها را ببینید به طور مثال در شهرهای شمالی کانادا که بسیار نزدیک به قطب هستند امکان رویت آنها بسیار زیاد است.شفق‌های قطبی در نزدیکی قطب مغناطیسی شمالی ممکن است خیلی بالا باشد ولی در افق شمالی به صورت سبز بر افروخته و در صورت طلوع خورشید به صورت قرمز کمرنگ دیده می‌شود. شفق‌های قطبی معمولاً از سپتامبر تا اکتبر و از مارس تا آوریل اتفاق می‌افتند. بعضی از قبایل کانادایی به این پدیده رقص ارواح می‌گویند.در قطب جنوب نیز این اتفاق می‌افتد ولی فقط در جنوبی‌ترین عرض جغرافیایی قابل رویت است. و گاهی اوقات در آمریکای جنوبی و استرالیا (استرالیا در زبان لاتین به معنی جنوب است).بنجامین فرانکلین اولین کسی بود که به شفق‌های قطبی توجه نشان داد. در تئوری او علت وقوع شفق‌های قطبی این انتقال نور در مرکز بار الکتریکی در سرزمینهای قطبی توسط برف و رطوبت شدت می‌گیرد، بود.علت وقوع شفق قطبی خروج جرم از تاج خورشیدی است که از طریق مغناطره و کمربند وان آلن به مناطق قطبی هدایت می‌شوند.

تصویر زیبا شفق قطبی در نروژ ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

تصویر خارق‌العاده شفق‌ قطبی

تصویر خارق‌العاده شفق‌ قطبی از ایستگاه فضایی بین‌المللی

اسکات کلی، فضانورد ناسا، تصویر خیره‌کننده نورهای سبزرنگ شفق قطبی را از ایستگاه فضایی بین‌المللی به اشتراک گذاشته که آن را روز هفتم اکتبر (۱۵ مهر) ثبت کرده بود.

علم فیزیک - تصویر خارق‌العاده شفق‌ قطبیتصویر خارق‌العاده شفق‌ قطبی

به گزارش سرویس علمی ایسنا ، کلیاین تصویر شگفت‌انگیز را که از ایستگاه فضایی بین‌المللی گرفته بود، در صفحه توئیتر خود به اشتراک گذاشت و در کنار آن نوشت: شفقی که هر صبح به شما در بیدار شدن کمک می‌کند. صبح دل‌انگیز فضایی‌تان بخیر.

این فضانورد چندی پیش نیز تصویری فوق‌العاده از توفان قدرتمند خواکین را قبل از رسیدن به جزایر باهاماس ثبت کرده بود.

شفق قطبی (aurora) که به آن سپیده قطبی و نور قطبی هم می‌گویند یکی از پدیده‌های جوی بسیار زیبای کره زمین است. نورهایی بسیار زیبا و خیره‌کننده که در آسمان حرکت می‌کنند و معمولا شکل‌های منحنی‌مانندی دارند.

علم فیزیک - تصویر خارق‌العاده شفق‌ قطبیتصویر خارق‌العاده شفق‌ قطبی

توفان خواکین از منظر ایستگاه فضایی بین‌المللی

شفق قطبی

شفق قطبی

یکی از تماشایی‌ترین و با شکوهترین پدیده‌ها شفق قطبی است، که مشخصه عرضهای جغرافیایی بالا , نزدیکیهای شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی که در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می‌شود.

آسمان تابان می‌شود و نقشهایی با رنگها و شکلهای گوناگون دیده می‌شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت ، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موجهای متفاوت ، که مانند پرده‌ها و نوارها بازی می‌کنند و پیچ و تاب می‌خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می‌کند. طبیعت و منشأ شفقهای قطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود. تا اینکه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد.عرضهای بالای زمین ، آسمان شب ، بصورت درخشانی به شکل متحرک روشن می‌شود که شفق قطبی نامیده می‌شود. آنها شفاف هستند و می‌توان ستاره‌ها را از داخل آنها مشاهده کرد. اغلب نور آنها به قدری می‌درخشد که می‌توان نوشته ای را خواند و رنگ آنها همیشه سبز مایل به زرد نیست. شفق قطبی شمالی و شفق قطبی جنوبی را می‌توان در هر شب روشن مشاهده کرد و شدت نور آنها متغیر بوده و تابع تعدادی پارامتر است. راه شیری توسط یک شفق قطبی روشن ، دیده نمی‌شود.همچنین آشکار است که شفق قطبی به هنگام روز بوجود می‌آید، بطوری که نور آن همواره در اتمسفر عرضهای بالا انتشار می‌یابد. وجود شفق قطبی چندین قرن است که مورد شناسایی قرار گرفته است. در اوایل تصور می‌شد که شفق قطبی ناشی از بازتاب نور خورشید توسط یخهای فطبی است. نظریه دیگری عبارت از روشن شدن آسمان توسط خدایان بوده است. امروزه نظریه ذرات باردار شتاب‌دار مسئول این پدیده شناخته شده‌اند.

شفق قطبیعلم فیزیک – شفق قطبی

ارتفاع شفقهای قطبی

قبل از همه ، دانشمندان موفق شدند ارتفاعی را که شفقهای قطبی ظاهر می‌شوند، تعیین کنند. به این منظور از یک تابانی از دو نقطه به فاصله چند ده کیلومتر از یکدیگر عکس گرفتند. به کمک چنین عکسهایی ثابت کردند که شفقهای قطبی در ارتفاع ۸۰ تا ۱۰۰ کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در ارتفاع ۱۰۰ کیلومتر) ظاهر می‌شوند. به این ترتیب دریافتند که شفقهای قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در جو زمین هستند، که تا اندازه‌ای به تابانی در لامپ های تخلیه گاز شبیه می‌باشند.

دوره تناوب ظهور شفق های قطبی

رابطه جالب بین شفقهای قطبی و پدیده‌های دیگر روشن است. شفقهای قطبی با دوره‌های متفاوت مشاهده می‌شوند. اختلاف دوره‌های شفق قطبی بعضی اوقات به چندین سال می‌رسد. مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته‌اند که دوره‌های زیادی ماکزیمم شفقهای قطبی بطور مرتب در ۱۱٫۵ سال تکرار می‌شوند . در طول این مدت ، شماره شفقهای قطبی نخست سال به سال کاهش می‌یابد و سپس شروع می‌کند به زیاد شدن تا مقدار آن در ۱۱٫۵ سال از نو به ماکزیمم می‌رسد.
شفق قطبی چیست؟
قبل از اینکه بتوانیم به ماهیت شفق قطبی پی ببریم، باید اطلاعاتی درمورد فضای اطراف زمین داشته باشیم. در این فضا چیزهای زیادی هست که ما نمی توانیم آنها را ببینیم. یکی از آنها هوایی است که ما تنفس میکنیم که به آن Atmosphere گویند. Atmosphere مخلوطی از گازهای مختلف است. بیشتر شامل اکسیژن، نیتروژن و مقادیری هیدروژن، هلیم و …
یکی از چیزهای دیگر که ما قادر به دیدن آن نیستیم، میدان مغناطیسی است که زمین را احاطه کرده. اگر تا به حال با یک آهنربای میله ای و مقداری براده آهن بازی کرده باشید، الگوهای منحنی شکل را که براده های آهن میسازند دیده اید. درواقع آهنربای زمین در اعماق هسته آن جای دارد. ازآنجا که ما قادر به دیدن میدان مغناطیسی زمین نیستیم، آنرا بصورت یک سری خطوط منحنی نمایش میدهیم. این خطوط درمحل قطبین زمین به آن وارد و از آن خارج میشوند.هرجا که خطوط به هم نزدیکترند، میدان قویتر است و برعکس.
سومین چیز نامرئی در فضای اطراف زمین پلاسما است. پلاسما مجموعه ای از ذرات باردار است. درواقع الکترون ها و یون های مثبت همواره میدان مغناطیسی زمین را احاطه کرده اند. ذرات باردار در یک میدان مغناطیسی در راستای خاصی حرکت میکنند. آنها درواقع بوسیله میدان مغناطیسی به جهات خاصی هدایت میشوند. این ذرات چنان در راستای میدان مغناطیسی زمین حرکت میکنند که گویی این میدان یک سیم رساناست.ماده اصلی تشکیل دهنده شفق قطبی همین ذرات باردارند

یک پاسخ کوتاه به این سوال که شفق قطبی چگونه بوجود می آید این است که ذرات باردار پر انرژی (اغلب -e) تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین شتاب میگیرند. این شتاب گیری در لایه های فوقانی جو انجام میشود. جایی که این ذرات با اتم های گاز برخورد میکنند و این برخورد باعث میشود که اتم ها از خود نور ساطع کنند. اما اگر کمی دقیق تر به قضیه نگاه کنیم، متوجه میشویم که یکی از عوامل اصلی در بوجود امدن شفق قطبی، پدیده ای موسوم به طوفان خورشیدی یا بادهای خورشیدی است. خورشید هم مثل زمین جو دارد و نیز یک میدان مغناطیسی قوی که تا فواصل دوراز خورشید گسترده شده. جو خورشید از هیدروژن و هیدروژن از ذرات بنیادی اتم ها ساخته شده. الکترون ها و پروتون ها ذراتی هستند که بطور دائمی از خورشید میجوشند و با سرعت بسیار زیاد به بیرون جو خورشید رانده میشوند. مجموعه این ذرات پرانرژی و میدان مغناطیسی خورشید را طوفان یا باد خورشیدی گویند.
این بادهای خورشیدی بطور دائمی میدان مغناطیسی زمین را تحت فشار قرار میدهند و باعث تغییر شکل آن میشوند. درست مثل اینکه به سطح یک حباب صابون با شدت تمام فوت کنیم.این میدان فشرده شده در اطراف زمین، Magnetosphere نام دارد.
میدان مغناطیسی زمین از جهتی که به سمت خورشید است، یعنی نیمه روز زمین فشرده میشود. چون بادهای خورشیدی در آن جهت به زمین میرسند. همچنین این میدان فشرده شده در اطراف زمین، مثل رد یک کشتی بطول زیاد ادامه پیدا میکند که به آن اصطلاحا Magnetotail گویند. جهت این کشیدگی در خلاف جهتی است که خورشید آنجاست.  انقباض میدان مغناطیسی زمین نیاز به صرف انرژی دارد. درست مثل اینکه بخواهیم یک بادکنک پر از باد را فشرده کنیم. جزئیات این فرآیند هنوز شناخته نشده ولی چیزی که معلوم است این است که انرژی دریافتی از خورشید مرتبا در لایه Magnetosphere افزایش می یابد و این عامل ایجاد شفق قطبی است.
نیروی رانش بزرگ
ذرات باردار خورشیدی بطور دائمی وارد قسمت دم Magnetosphere شده و دوباره بسوی خورشید حرکت میکنند. هنگامی که همه شرایط لازم فراهم باشد، افزایش فشار بادهای خورشیدی یک ولتاژ الکتریکی بین قطب های زمین و Magnetotail ایجاد میکند. درست مثل ولتاژ دوسر یک باتری. با این تفاوت که این ولتاژ به ده هزار ولت هم میرسد. این ولتاژ بالا الکترون ها را که بسیار سبک اند به سمت قطب ها شتاب میدهد درست مثل سیستم داخلی یک تلویزیون CRT (اشعه کاتدی). این ذرات شتابدار در راستای خطوط میدان مغناطیسی زمین و در قطب های شمال و جنوب متمرکز میشوند. بتدریج مقادیر قابل توجهی الکترون در لایه های بالایی Atmosphere که اصطلاحا به آن ionosphere میگویند جمع میشود.
در ionosphere الکترون های شتابدار بشدت با اتم های گاز برخورد میکنند و این برخورد باعث افزایش انرژی اتم های گاز میشود. اتم های گاز هم با بدست آوردن مقادیر زیادی انرژی برانگیخته میشوند و پس از آن برای بازگشت به حالت پایه این انرزی را بصورت نور پس میدهند. میتوان گفت روند تشکیل شفق قطبی تا حد زیادی مشابه تابلوهای نئون است. با این تفاوت که درمورد شفق قطبی بجای تیوپ گاز، لایه ionosphere را داریم و جریان بجای سیم از میدان مغناطیسی میگذرد.
 نتیجه این فرآیندهای فیزیکی پدیده ای پرده مانند در آسمان است که ارتفاع پایین ترین لایه آن از سطح دریا ۶٠ یا ٧٠ مایل است و این حدود ده برابر بالاتر از ارتفاع پرواز یک هواپیمای جت است.

  این پدیده طبق گزارش های مستند غالبا در عرض جغرافیایی ۶٧ درجه شمالی و ۶٧ درجه جنوبی و به پهنای ۶ درجه دیده میشود. یکی از بهترین نواحی برای دیدن شفق قطبی منطقه آلاسکا است.

  شفق قطبی در تمام دیگر سیارات منظومه خورشیدی هم اتفاق می افتد. شفق قطبی در سیارات مجاور زمینفقط به رنگ قرمز ظاهر میشود چون جو این سیاره ها فقط هیدروژن دارد و اکسیژن ندارد.   این پدیده در نیمکره شمالی به Aurora Borealis و در نیمکره جنوبی به Aurora  Australis معروف است.

شفق قطبیعلم فیزیک – شفق قطبی

     تشکیل شفق قطبی نشان میدهد که جو زمین میتواند انرژی را ذخیره کند.

  نوع و شدت رنگ شفق قطبی بستگی به عوامل گوناگونی دارد. مثلا رنگ سبز مایل به زرد را اتم های اکسیژن در ارتفاع ۶٠ مایلی میسازند. رنگ قرمز هم نتیجه برخورد اتم های اکسیزن در ارتفاع ٢٠٠ مایلی است. یون های نیتروژن رنگ آبی را بوجود می آورند و ملکولهای نیتروژن خنثی رنگ ارغوانی را میسازند.

  شفق قطبی میتواند باعث اختلال در ارتباطات و خطوط انتقال نیرو و فرسایش شبکه لوله کشی شود

شفق قطبی ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، علم فیزیک

شفق قطبی چیست

شفق قطبی چیست ؟
نیروهای لورنتس که موجب انحراف مسیر الکترونها 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 ممکن است. یکی از تماشایی ترین و با شکوهترین پدیده ها از این نوع شفق قطبی است، که مشخصه عرض های جغرافیایی بالا , نزدیکی های شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی که در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می شود.آسمان تابان می شود و نقش هایی با رنگها و شکل های گوناگون دیده می شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت ، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موج های متفاوت ، که مانند پرده ها و نوارها بازی می کنند و پیچ و تاب می خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می کند. طبیعت و منشا شفق های قطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود. تا اینکه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد.
 

شفق قطبی چیست
علم فیزیک – شفق قطبی چیست

شفق قطبی چیست

ارتفاع شفق های قطبیقبل از همه , دانشمندان موفق شدند ارتفاعی را که شفق های قطبی ظاهر می شوند، تعیین کنند. به این منظور از یک تابانی از دو نقطه به فاصله چند ده کیلومتر از یکدیگر عکس گرفتند. به کمک چنین عکس هایی ثابت کردند که شفق های قطبی در ارتفاع ۸۰ تا ۱۰۰ کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در ارتفاع ۱۰۰ کیلومتر) ظاهر می شوند. به این ترتیب دریافتند که شفق های قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در جو زمین هستند، که 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 آشکار ساخته اند که دوره های زیادی ماکزیمم شفق های قطبی به طور مرتب در ۱۱٫۵ سال تکرار می شوند . در طول این مدت ، شماره شفق های قطبی نخست سال به سال کاهش می یابد و سپس شروع می کند به زیاد شدن تا مقدار آن در ۱۱٫۵ سال از نو به ماکزیمم می رسد.سایر پدیده های زیبای جویمشاهده سطح خورشید ، از خیلی پیش ، وجود لکه های تار و نامنظمی را روی قرص آن آشکار ساخته اند که اغلب شکل و جایشان عوض می شود، معلوم شده است که تعداد و مساحت کل این لکه ها از سالی به سال دیگر ، نه به طور کاتوره ای بلکه با همان دوره ۱۱٫۵ سال , تغییر می کنند . در این فرایند , ماکزیمم لکه های خورشیدی ، یا فعالیت خورشیدی ماکزیمم ، همزمان با شفق قطبی ماکزیمم عارض می شوند و نابودی آنها نیز با هم هماهنگ می باشد.تعداد توفان های مغناطیسی به ماکزیمم خود می رسد. در سالهای اخیر رابطه مشابهی بین فعالیت خورشیدی (تعداد لکه 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 کرده است.فرضیه بیرکلند در مورد لکه های خورشیدیبیرکلند (B.Birkeland ) دانشمند نروژی با مقایسه نتایج اخیر این فرضیه را مطرح کرد که لکه های خورشیدی ناحیه هایی هستند که آنها باریکه های ذرات باردار (الکترونها) به داخل فضای اطراف گسیل می شوند. این ذرات با رسیدن به لایه های بالای جو زمین ، از طریق برخوردهای الکترون در این لایه ها ، مشابه تخلیه گاز در لوله ، گازها را به تابانی وا می دارند. این الکترون ها همچنین روی میدان مغناطیسی زمین و شرایط انفجار امواج رادیویی مجاور زمین اثر می گذارند.یک پرسش و یک پاسخاگر نظریه بیرکلند درست باشد، چرا شفق های قطبی در عرض های بالا ، یعنی در نواحی نزدیک به قطب ها مشاهده می شوند؟ در صورتیکه می دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می کنند. پاسخ این پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژی دیگر پیدا کرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می کنند. در آنجا نیروی لورنتس بر آنها اثر می کند. و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می سازد.استرمر محاسبات ریاضی پیچیده ای انجام داد و مسیر این الکترون ها را در میدان مغناطیسی زمین حساب کرد. او نشان داد که ذرات باردار منحرف شده توسط میدان مغناطیسی زمین ، به یقین فقط به نواحی قطبی کره زمین وارد می شوند.کاربرد ویژه نیروی لورنتساین نظریه که 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 کمی تمامی این دیدگاه دشواریهایی بروز کرده است.

  شفق قطبی چیست، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک
منبع:دانشنامه رشد . شفق قطبی چیست