|
شفق قطبی
|
•شفق قطبي چيست؟
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 قطبي يا نورهاي قطبي، به بهترين صورت از حدود عرض جغرافيايي دايرهي اقيانوس منجمد شمالي (يا منجمد جنوبي) ديده ميشود. نورهاي قطبي درست همانند تابشهاي رنگي در آسمان هستند. نورهاي قطبي در اثر الكترونهايي كه در طول خطوط نيروي ميدان مغناطيسي زمين حلقه ميزنند، به وجود ميآيند. اين حلقههاي الكتروني وارد جو زمين ميشوند و باعث ميگردند كه گازهاي رقيقي كه در ارتفاعات بالاي جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلورسنت بدرخشند. •اين الكترونها عمدتاً از خورشيد ميرسند و تعداد آنها بستگي به فعاليت خود خورشيد دارد. وقتي كه سطح خورشيد خيلي فعال باشد، ما نورهاي قطبي بيشتري را مشاهده ميكنيم تا زماني كه خورشيد آرامتر است.نور قطبي ميتواند شكلهاي مختلفي داشته باشد. بعضي وقتها شبيه به پردهي آويزان، يا نورهاي متحرك و يا پرتوهاي نور است. رنگ آن نيز تغيير ميكند ولي بيشتر مواقع داراي سايهي سبز يا صورتي است. شفقها مانند پردههايي عظيم به طول صدها كيلومتر از نورهاي رنگي هستند. در موارد نادر شفق قطبي ممكن است سراسر آسمان مرئي، از افق تا سمت الراس را بپوشاند.
•شفق قطبی چگونه تشکیل میشود؟
•نیروهای لورنتس که موجب انحراف مسیر الکترونها در میدان های مغناطیسی میشود در بسیاری از پدیدههای طبیعی تجلی مییابند و فقط با یاری گرفتن از این نیروها توضیح آنها ممکن است. یکی از تماشاییترین و با شکوهترین پدیدهها از این نوع 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.
•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 80 تا 100 کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در ارتفاع 100 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 11.5 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 11.5 سال از نوبهماکزیمممیرسد.
•شفقهای قطبی تصاویر آیینهای نیستند
•در کتابهای عمومی نجومی چنین آمده است که شفقهای قطبی در اطراف هر دو قطب مغناطیسی زمین، تصاویر قرینه آیینهای ایجاد میکننند. اما به نظر میرسد که چنین نیست. گروهی ، با استفاده از فضاپیمای Polar and Image متعلق به ناسا برای نخستین بار، بیضیهای شفق قطبی را در آسمان نیمکره شمالی و جنوبی همزمان تحت نظر گرفتند. این دو حلقه نور، بسیار مشابه بودند اما دوام یکسانی نداشتند. این گروه، این تفاوت را از یک طرف ناشی از انحراف محور مغناطیسی زمین نسبت به جهت باد خورشیدی و از طرف دیگر ناشی از برآمدگیها و فرورفتگیهای میدان مغناطیسی زمین دانستهاند.
طیف رنگهای موجود در شفقهای قطبی
نیتروژن حجم عمدهای از گازهای موجود در جو زمین میباشد. اکسیژن، هیدروژن و هلیوم نیز با درصدهای متفاوتی در جو زمین وجود دارند. علت تغییر رنگ شفقهای قطبی بستگی به گازی دارد که ذرات باردار (باد خورشیدی) به آنها برخورد میکنند و آنها را وادار به تابش فوتون میکنند. طبق قوانین فیزیکی برای بر انگیخته شدن یک الکترون در هسته اتم، نیاز به صرف انرژی میباشد. الکترون با گرفتن انرژی برانگیخته میشود و از مداری به مدار بالاتر میرود. در بازگشت از مدار بالاتر به مدار اولیه الکترون انرژیای را که گرفته بود به صورت انرژی تابش بر میگرداند. •که طول موج این نور برای هر اتم مقداری منحصر به فرد است، و یکی از راههای تشخیص اتمها به دست آوردن طول موجهای الکترونهای آنها ست وقتی که برانگیخته میشوند. در شفقهای قطبی نیز قضیه به همین شکل میباشد. ذرات باردار (باد خورشیدی)، عناصر موجود در جو زمین را برانگیخته میکنند و هر کدام از عناصر بنا به ماهیت خود طول موجی از خود تابش میکنند، که دارای رنگهای مختلفی است. در زیر شما میتوانید این موضوع را مشاهده کنید. در این آزمایش چهار گاز اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و هلیوم در نظر گرفته شده است.
•گسیلهای شفقی ، نتیجه فرآیندهایی است که طی آنها ، اتمها یا مولکولهای خنثی ، در اثر برخوردهایشان با الکترونهای بارشی برانگیخته میشوند، و با گسیل فوتونها ، به حالت زمینه خود بر میگردند. برانگیختگیها ، در اغلب موارد ، با یونش همراهند. رنگ سبزی که معمولا مشاهده میشود، ناشی از "خط سبز شفقی" اکسیژن اتم درطول موج nm 577/7است، که نوعا در ارتفاعات بین 100 و 200 کیلومتری دیده میشود. در ارتفاعات بالاتر ، میتوان "خط سرخ شفقی" اکسیژن اتمی در طول موج nm 630/0مشاهده کرد. هر دوی این خطها ، نمایشگر خطوط به اصطلاح ممنوعه هستند. •شفقهای قطبی در دیگر سیارات فضاپیماهای ویجر وجود شفقهای مشابهی را در عرضهای 78 تا 80 درجهی شمالی و جنوبی جو مشتری و کیوان نشان میدهند.اندازه تابناکی شفقهای قطبی را بر حسب واحدی به نام ری لی (Rayleigh) اندازه میگیرند. هر «ری لی» برابر است با صد هزار فوتون بر سانتیمتر مربع در ثانیه. معمولاً شفقهایی با تابناکی هزار «ری لی» مرئی بوده و پدیدهای همیشگی در شبهای آسمان نواحی قطبی به شمار میآید. بررسیها نشان داده که شفقهای جو مشتری نیرومندتر از شفقهای زمینی هستند و درخشش آنها به 60 هزار ری لی میرسد. و هم چنین درخشندگی شفقهای کیوان به 2000 تا 5000 بالغ میگردد •شفق قطبي عجيب در مريخ
•گروهی از ستاره شناسان با به کارگیری یکی از دستگاههای نصب شده برروی مدار گرد مارس اکپرس به نام اسپیکم موفق به مشاهده پدیده شفق در مریخ شدند. .منطقه ای در نیمکره جنوبی مریخ که در آن شفق قطبی مشاهده شده است.شفق ها در اثر برخورد الکترون های ساطع شده از خورشید به جو بوجود می آیند. بنا به گفته دانشمندان شفق قطبی مریخ ، واقعا قطبی نیست و تفاوت بسیاری با این پدیده در سایر سیاره های منظومه شمسی دارد زیرا مریخ مانند زمین دارای میدان مغناطیسی درونی نمیباشد و این پدیده تنها به علت وجود بی نظمی در میدان مغناطیسی پوسته ای آن و در اطراف سنگ ها و صخره های مغناطیسی روی میدهد.دانشمندان پدیده ای شبیه به این شفق را در زهره نیز کشف کرده بودند ، زهره نیز مانند مریخ فاقد میدان مغناطیسی درونی بوده و شفق در همه جای آن در اثر برخورد الکترون های ساطع شده از خورشید به جو دیده میشود و دانشمندان توانسته بودند این پدیده را در قسمت های تاریک زهره آشکار کنند.
سایر پدیدههای زیبای جوی
مشاهده 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 11.5 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 توفانهای مغناطیسی به ماکزیمم خود میرسد. در سالهای اخیر رابطه مشابهی بین فعالیت خورشیدی (تعداد لکههای خورشیدی) و شرایط انتشار امواج رادیویی در لایههای بالای جو اثبات شده است. بنابراین مسأله ، علاوه بر معنای نظری محض ، اهمیت عملی نیز پیدا کرده است.
[ سه شنبه بیست و نهم آذر 1390 ] [ 21:25 ] [ fateme shadmanfar ]
[ ]
|
|
| [ طراح قالب : پیچک ] [ Weblog Themes By : Pichak.net ] |