برای نزدیک به 28 ساعت، از شب کریسمس 2022، یک نوع نادر از شفق قطبی قطب شمال را روشن کرد. درخشش کم رنگ و سبز رنگی که به شفق قطبی معروف است هزاران کیلومتر در آسمان را پوشانده است. برای اولین بار، این نمایش نوری جذاب توسط گروهی از دانشمندان که بیش از یک دهه منتظر این فرصت بودند، توسط دوربین عکاسی شده است.
شفق های قطبی معمولی توسط باد خورشیدی ایجاد می شوند، جریانی از ذرات باردار ساطع شده از خورشید که بی امان جو ما را به هم می زند. میدان مغناطیسی زمین این ذرات را به سمت قطب ها هدایت می کند و در آنجا با گازهای اتمسفر، عمدتاً اکسیژن و نیتروژن برخورد می کنند و باعث انتشار نور می شوند.
از سوی دیگر، شفق‌های قطبی تنها در طی یک مکث طولانی در جریان باد خورشیدی ظاهر می‌شوند که یک پدیده غیرعادی است. هنگامی که بادهای خورشیدی پر هرج و مرج خاموش می شوند، الکترون های پرانرژی که مستقیماً از تاج خورشیدی ساطع می شوند می توانند در امتداد خطوط میدان مغناطیسی حرکت کنند و بدون مزاحمت به جو زمین برسند.
در دسامبر 2022، چنین شکستی در باد خورشیدی رخ داد، احتمالاً در مرز بین دو “تند” که با سرعت های مختلف حرکت می کردند. مانند امواج اقیانوس که در ساحل برخورد می کنند، هنگامی که یک موج سریعتر با یک موج کندتر دنبال می شود، یک شکاف موقت بین آنها ایجاد می شود. همان شکاف به مریخ رسید، جایی که بود کشف شده از مدار توسط فضاپیمای MAVEN ناسا (اتمسفر مریخ و تکامل فرار).
“این یک موقعیت بسیار ویژه است.”
او گفت: «این یک موقعیت بسیار ویژه است کیسوکه هوسوکاوا، یک فیزیکدان فضایی در دانشگاه توکیو ارتباطات الکتریکی که تیمی را رهبری کرد که اولین تصاویر زمینی از این پدیده را ثبت کرد. آخرین باری که چنین رویدادی رخ داد در سال 1999 بود، زمانی که یک شفق قطبی توسط یک ماهواره شناسایی شد.
هوسوکاوا بیش از یک دهه منتظر این لحظه بود، از زمانی که او و همکارانش یک دوربین رباتیک برای این هدف خاص در تاسیسات ویژه ای در مجمع الجزایر نروژی سوالباردبسیار نزدیک به قطب شمال
شفق های قطبی معمولی در عرض های جغرافیایی بین 65 تا 70 درجه رخ می دهند، در حالی که شفق های قطبی بیشتر در شمال در 90 درجه رخ می دهند – درست در قطب. این پدیده همچنین فاقد ویژگی‌های معمول شفق‌های طبیعی مانند جریان‌های موج‌دار و ستون‌های نور است.
او گفت آنچه که هوسوکاوا ثبت کرد با شفق های قطبی معمولی “بسیار متفاوت” به نظر می رسید. دوربین او بسیار حساس بود، اما او گفت که این پدیده به قدری روشن بود که رهگذران در سوالبارد می‌توانستند درخشش سبز رنگ همگنی را ببینند که تمام آسمان را با چشم غیرمسلح می‌پوشاند.
محققان مشاهدات خود را با تصاویر فرابنفش ماهواره های هواشناسی ارتش ایالات متحده مقایسه کردند و تأیید کردند که درخشش مایل به سبز در واقع یک شفق قطبی است. هوسوکاوا و همکارانش این یافته ها را در گزارش کردند پیشرفت علمی.
به لطف یک لنز چشم ماهی، دوربین هوسوکاوا نشان داد که تمام آسمان مرئی در حال درخشش است، اما این تنها بخش کوچکی از محدوده شفق قطبی بود.
دوربین همچنین نشان داد که شفق کاملاً صاف نیست. ساختارهای تعبیه شده ای وجود داشت که مانند لکه های درخشان مایل به سبز به نظر می رسید و گهگاه به شکل یک قارچ بزرگ در می آمد. محققان پیشنهاد می کنند که این ممکن است فعالیت روی سطح خورشید را منعکس کند و جو زمین به عنوان یک صفحه نمایش عمل می کند.
این کلید این نوع شفق است – این شفق توسط هیچ چیزی بین خورشید و زمین تغییر نمی کند. آلیسون جینزفیزیکدان فضایی و پلاسما در دانشگاه آیووا که در این تحقیق شرکت نداشت. “من مطمئن هستم که مردم روی مدل سازی آن کار خواهند کرد و سعی خواهند کرد بفهمند همه این ویژگی ها چیست.”
بیشتر از چراغ های زیبا
برخلاف شفق های معمولی که تمایل دارند در هر دو نیمکره به طور همزمان ظاهر شوند، شفق های قطبی فقط در نیمکره شمالی دیده شده اند. هوسوکاوا گفت که احتمالاً به این دلیل است که این پدیده به یک اتصال مغناطیسی مستقیم بین خورشید و زمین نیاز دارد و نمی تواند همزمان در هر دو قطب اتفاق بیفتد. او افزود که “تعجب آور است” که به نظر می رسد این ارتباط هرگز در قطب جنوب مشاهده نشده است.
هوسوکاوا گفت که فکر می کند مطالعه این شفق ها می تواند به او و دانشمندان دیگر کمک کند تا این موارد نادر ارتباط مغناطیسی مستقیم بین خورشید و زمین را درک کنند. آنچه آنها یاد می گیرند ممکن است برای سیارات دیگر مانند مریخ و زهره قابل استفاده باشد.
اکنون که می دانیم می توان آن را از روی زمین تشخیص داد، می توانیم به طور خاص تصاویری بسازیم که حساسیت مناسبی دارند.
گام بعدی برای نویسندگان این است که بررسی کنند آیا الکترون های خورشیدی ورودی هیچ تأثیری بر جو زمین داشته اند یا خیر. مطالعات اخیر هوسوکاوا گفت: شفق‌های قطبی می‌توانند بر تراکم ازن در نواحی قطبی زیر ارتفاع 100 کیلومتری که در آنجا شکل می‌گیرند تأثیر بگذارند، و هوسوکاوا گفت: «من گمان می‌کنم که این شفق خاص می‌تواند بر جو نیز تأثیر بگذارد. او و همکارانش در حال مطالعه بر روی غلظت ازن در داده های ماهواره ای هستند. هوسوکاوا گفت: “ما امیدواریم که بتوانیم ارتباطی پیدا کنیم.”
جینز گفت: «اکنون که می‌دانیم می‌توان آن را از روی زمین تشخیص داد، می‌توانیم به طور خاص تصاویری بسازیم که حساسیت مناسبی دارند. در این میان، داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط هوسوکاوا و همکارانش در سال‌های آینده تا رسیدن شفق بارانی بعدی به تفصیل مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
– خاویر باربوزانو (@javibarbuzano)، نویسنده علم
نقل قول: باربوزانو، جی (2024)، دانشمندان اولین نگاهی اجمالی به شفق قطبی نادر داشتند، Eos، 105، https://doi.org/10.1029/2024EO240347. ارسال شده در 8 آگوست 2024
متن © 2024. نویسندگان. CC BY-NC-ND 3.0
مگر اینکه غیر از این ذکر شده باشد، تصاویر مشمول حق چاپ هستند. هرگونه استفاده مجدد بدون اجازه صریح از صاحب حق چاپ ممنوع است.
متصل
