انرژی خورشید در تمام سیاره منتشر می‌شود اما بیشتر در استوا و اطراف آن متمرکز است. در مناطق استوایی روزهای آفتابی طولانی، تغییرات فصلی بسیار کم و آب اقیانوس‌ها گرم‌تر از مناطق دیگر زمین است. از مناطق استوایی انرژی به نیمکره‌های شمالی و جنوبی منتقل می‌شود. این انتقال انرژی از طریق حرکت اتمسفر زمین یا حرکت آب اقیانوس‌ها صورت می‌گیرد، اما پدیده‌های شگفت‌انگیز و زیبایی هم هست که تحت تاثیر خورشید فقط در مناطق قطبی اتفاق می‌افتد. یکی از این مظاهر قدرت پروردگار، شفق قطبی است که امروز درباره آن توضیح خواهیم داد. خورشید هم مانند سیاره‌ها، یک هسته مرکزی دارد. هسته ستاره‌ها از این جهت با هسته سیاره‌ها تفاوت دارد که از هزاران تن هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. این هیدروژن به طور دائم در واکنش‌های هسته‌ای در خورشید مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نتیجه این واکنش‌ها مقادیر عظیمی انرژی (در صورت‌های نور، گرما و موج‌های رادیویی) تولید می‌شود. خورشید درست مانند زمین لایه‌های مختلفی در جو خود دارد. هیجان زده نشوید! شما نمی‌توانید روی خورشید نفس بکشید. لایه‌های اتمسفر در خورشید، جرم‌های عظیم و چرخان پلاسما با درجه حرارت بسیار بسیار بالا هستند. اطراف هسته خورشید را لایه‌ای درخشان از پلاسما فرا گرفته است. واکنش‌های مهم در این لایه و در لایه بعدی که رساناست، اتفاق می‌افتد. این لایه رسانا دقیقا مثل توفان‌های زمین در حال حرکت و چرخش است. لایه بعدی اتمسفر خورشید، لایه نورانی است. وقتی دانشمندان با تلسکوپ‌های ویژه به خورشید نگاه می‌کنند، این لایه را می‌بینند.
باد خورشیدی
دانشمندان قرن نوزدهم، خورشید را سرچشمه جویباری از ذرات ابرگونه‌ای که در فضای میان سیارات روان است، تصور می‌کردند و می‌گفتند، پدیده‌هایی مانند «شفق‌های قطبی» از برخورد این ذرات با جو زمین پدید می‌آیند. نتایج حاصله از بررسی گیسوی ستارگان دنباله‌دار بر نظریه «گسیل ذرات خورشیدی» نیرو بخشید و در سال 1958 ای.ان.پارکر ثابت کرد که ذراتی از تاج خورشیدی جدا شده و از هر سو در فضای میان سیارات به حرکت در می‌آیند و پدیده‌ای را به نام «باد خورشیدی» به وجود می‌آورند. به گمان پارکر، دمای فوق‌العاده زیاد تاج‌های خورشیدی، موجب به وجود آمدن فشار زیاد شده و به جریان به سمت بیرون مواد خورشیدی می‌انجامد. از آنجایی که هیچ مانع خارجی بر سر راه این مواد وجود ندارد، لذا از سرعت جریان آنها کم نمی‌شود و مانند گلوله‌ای که در سراشیبی است همچنان به راه خود ادامه می‌دهند. منشأ این پدیده، تاج خورشیدی است که بنابر خصوصیت خود همواره در حال انبساط و پراکنده کردن بوده و برای جایگزینی مواد از دست رفته، از لایه‌های زیرین خویش تغذیه می‌کند، اما اینکه مکانیسم تغذیه دقیقاً چگونه عمل می‌کند، هنوز به‌درستی روشن نیست. نتایج به دست آمده از کاوش‌های فضایی، مداومت باد خورشیدی را ثابت می‌کند و با آغاز عصر فضا، تحقیق در زمینه آشنایی با این مکانیسم با جدیت هر چه تمام‌تر دنبال شده و هر روز بر آگاهی ما درباره شناخت پدیده «باد خورشیدی» افزوده می‌شود.
ویژگی‌های باد خورشیدی
باد خورشیدی به طور پیوسته و با سرعت بین 200 تا 900 کیلومتر در ثانیه در فضای میان سیارات می‌وزد (رقم بین 400 تا 500 کیلومتر در ثانیه را می‌توان سرعت متوسط بادهای خورشیدی محسوب کرد) و ذراتی که به وسیله باد خورشیدی حمل می‌شوند حدود 4 تا 5 روز وقت لازم دارند تا به زمین برسند. باد خورشیدی شامل تعدادی الکترون و پروتون همراه با مقدار کمی یون‌های سنگین است. مهم‌ترین ذرات باد خورشیدی در فاصله خورشید تا زمین را ذرات آلفا (هسته هلیوم) تشکیل می‌دهند که حدود 4 تا 5 درصد مجموع ذرات را به خود اختصاص داده‌اند. تراکم متوسط این ذرات حدود 106×5 در متر مکعب است که این رقم با فاکتوری معادل بیش از صد، در تغییر است (به طور مثال تراکم ذرات مزبور در سطح دریای زمین برابر 1025×5/2 در مترمکعب است).
دمای ذرات باد خورشیدی در نزدیکی‌های زمین حدود یکصدهزار کلوین است. به این ترتیب ظاهراً زمین در لفافه‌ای از ذرات بسیار گداخته و بسیار رقیق پوشیده شده است. این وضعیت نشان می‌دهد که خورشید از جرم خود حدود یک‌هزار میلیون کیلوگرم در ثانیه می‌کاهد و آن را به پدیده‌ای به نام باد خورشیدی مبدل می‌کند. با این روند مدتی معادل 1013×6 سال وقت لازم است تا تمام جرم خورشید بر باد رود! جالب اینجاست که این مدت تقریباً 10 هزار بار طولانی‌تر از مدت زمان آغاز پیدایش و فعالیت خورشید تا زمان حاضر است.
شفق‌های قطبی
شفق‌های قطبی یکی از طبیعی‌ترین و زیباترین پدیده‌های جو زمین هستند. پدیده مزبور عبارت از ذرات بارداری است که از خورشید به سوی لایه‌های زیرین جو زمین سرازیر می‌شود و روشنی‌هایی را که کلاً شفق‌های قطبی نام دارند پدید می‌آورد. 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 موجب می‌شوند گازهای رقیقی که در ارتفاعات بالای جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلورسنت بدرخشند. این الکترونها عمدتاً از خورشید می‌رسند و تعداد آنها بستگی به فعالیت خود خورشید دارد. وقتی 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 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 سمت‌الراس را بپوشاند. شکل شفق قطبی سخت متاثر از میدان مغناطیسی زمین است. امتداد حرکت ذرات خورشیدی را، در چندین هزار کیلومتر آخر، میدان مغناطیسی زمین هدایت می‌کند. مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته‌اند که دوره‌های مشاهده شفق‌های قطبی به طور مرتب در 5/11 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 5/11 سال از نو به بيشينه خود می‌رسد.
یک پرسش و یک پاسخ
چرا شفق‌های قطبی در عرض‌های بالا، یعنی در نواحی نزدیک به قطب‌ها مشاهده می‌شوند؟ در صورتی که می‌دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می‌کنند. پاسخ این پرسش را استرمر (Stermer) دانشمند نروژی پیدا کرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می‌رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می‌کنند. در آنجا نیروی میدان مغناطیسی زمین بر آنها اثر می‌کند و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می‌سازد. استرمر محاسبات ریاضی پیچیده‌ای انجام داد و مسیر این الکترونها 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 می‌شوند.
شفق‌های قطبی تصاویر آینه‌ای نیستند
در کتاب‌های عمومی نجومی چنین آمده است که شفق‌های قطبی در اطراف هر دو قطب مغناطیسی زمین، تصاویر قرینه آیینه‌ای ایجاد می‌کنند، اما به نظر می‌رسد که چنین نیست. گروهی با استفاده از فضاپیمای
Polar and Image متعلق به ناسا برای نخستین‌بار، 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. درباره پدیده زیبای شفق قطبی
نورافشانی در آسمان خدا
انرژی خورشید در تمام سیاره منتشر می‌شود اما بیشتر در استوا و اطراف آن متمرکز است. در مناطق استوایی روزهای آفتابی طولانی، تغییرات فصلی بسیار کم و آب اقیانوس‌ها گرم‌تر از مناطق دیگر زمین است. از مناطق استوایی انرژی به نیمکره‌های شمالی و جنوبی منتقل می‌شود. این انتقال انرژی از طریق حرکت اتمسفر زمین یا حرکت آب اقیانوس‌ها صورت می‌گیرد، اما پدیده‌های شگفت‌انگیز و زیبایی هم هست که تحت تاثیر خورشید فقط در مناطق قطبی اتفاق می‌افتد. یکی از این مظاهر قدرت پروردگار، شفق قطبی است که امروز درباره آن توضیح خواهیم داد. خورشید هم مانند سیاره‌ها، یک هسته مرکزی دارد. هسته ستاره‌ها از این جهت با هسته سیاره‌ها تفاوت دارد که از هزاران تن هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. این هیدروژن به طور دائم در واکنش‌های هسته‌ای در خورشید مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نتیجه این واکنش‌ها مقادیر عظیمی انرژی (در صورت‌های نور، گرما و موج‌های رادیویی) تولید می‌شود. خورشید درست مانند زمین لایه‌های مختلفی در جو خود دارد. هیجان زده نشوید! شما نمی‌توانید روی خورشید نفس بکشید. لایه‌های اتمسفر در خورشید، جرم‌های عظیم و چرخان پلاسما با درجه حرارت بسیار بسیار بالا هستند. اطراف هسته خورشید را لایه‌ای درخشان از پلاسما فرا گرفته است. واکنش‌های مهم در این لایه و در لایه بعدی که رساناست، اتفاق می‌افتد. این لایه رسانا دقیقا مثل توفان‌های زمین در حال حرکت و چرخش است. لایه بعدی اتمسفر خورشید، لایه نورانی است. وقتی دانشمندان با تلسکوپ‌های ویژه به خورشید نگاه می‌کنند، این لایه را می‌بینند.
باد خورشیدی
دانشمندان قرن نوزدهم، خورشید را سرچشمه جویباری از ذرات ابرگونه‌ای که در فضای میان سیارات روان است، تصور می‌کردند و می‌گفتند، پدیده‌هایی مانند «شفق‌های قطبی» از برخورد این ذرات با جو زمین پدید می‌آیند. نتایج حاصله از بررسی گیسوی ستارگان دنباله‌دار بر نظریه «گسیل ذرات خورشیدی» نیرو بخشید و در سال 1958 ای.ان.پارکر ثابت کرد که ذراتی از تاج خورشیدی جدا شده و از هر سو در فضای میان سیارات به حرکت در می‌آیند و پدیده‌ای را به نام «باد خورشیدی» به وجود می‌آورند. به گمان پارکر، دمای فوق‌العاده زیاد تاج‌های خورشیدی، موجب به وجود آمدن فشار زیاد شده و به جریان به سمت بیرون مواد خورشیدی می‌انجامد. از آنجایی که هیچ مانع خارجی بر سر راه این مواد وجود ندارد، لذا از سرعت جریان آنها کم نمی‌شود و مانند گلوله‌ای که در سراشیبی است همچنان به راه خود ادامه می‌دهند. منشأ این پدیده، تاج خورشیدی است که بنابر خصوصیت خود همواره در حال انبساط و پراکنده کردن بوده و برای جایگزینی مواد از دست رفته، از لایه‌های زیرین خویش تغذیه می‌کند، اما اینکه مکانیسم تغذیه دقیقاً چگونه عمل می‌کند، هنوز به‌درستی روشن نیست. نتایج به دست آمده از کاوش‌های فضایی، مداومت باد خورشیدی را ثابت می‌کند و با آغاز عصر فضا، تحقیق در زمینه آشنایی با این مکانیسم با جدیت هر چه تمام‌تر دنبال شده و هر روز بر آگاهی ما درباره شناخت پدیده «باد خورشیدی» افزوده می‌شود.
ویژگی‌های باد خورشیدی
باد خورشیدی به طور پیوسته و با سرعت بین 200 تا 900 کیلومتر در ثانیه در فضای میان سیارات می‌وزد (رقم بین 400 تا 500 کیلومتر در ثانیه را می‌توان سرعت متوسط بادهای خورشیدی محسوب کرد) و ذراتی که به وسیله باد خورشیدی حمل می‌شوند حدود 4 تا 5 روز وقت لازم دارند تا به زمین برسند. باد خورشیدی شامل تعدادی الکترون و پروتون همراه با مقدار کمی یون‌های سنگین است. مهم‌ترین ذرات باد خورشیدی در فاصله خورشید تا زمین را ذرات آلفا (هسته هلیوم) تشکیل می‌دهند که حدود 4 تا 5 درصد مجموع ذرات را به خود اختصاص داده‌اند. تراکم متوسط این ذرات حدود 106×5 در متر مکعب است که این رقم با فاکتوری معادل بیش از صد، در تغییر است (به طور مثال تراکم ذرات مزبور در سطح دریای زمین برابر 1025×5/2 در مترمکعب است).
دمای ذرات باد خورشیدی در نزدیکی‌های زمین حدود یکصدهزار کلوین است. به این ترتیب ظاهراً زمین در لفافه‌ای از ذرات بسیار گداخته و بسیار رقیق پوشیده شده است. این وضعیت نشان می‌دهد که خورشید از جرم خود حدود یک‌هزار میلیون کیلوگرم در ثانیه می‌کاهد و آن را به پدیده‌ای به نام باد خورشیدی مبدل می‌کند. با این روند مدتی معادل 1013×6 سال وقت لازم است تا تمام جرم خورشید بر باد رود! جالب اینجاست که این مدت تقریباً 10 هزار بار طولانی‌تر از مدت زمان آغاز پیدایش و فعالیت خورشید تا زمان حاضر است.
شفق‌های قطبی
شفق‌های قطبی یکی از طبیعی‌ترین و زیباترین پدیده‌های جو زمین هستند. پدیده مزبور عبارت از ذرات بارداری است که از خورشید به سوی لایه‌های زیرین جو زمین سرازیر می‌شود و روشنی‌هایی را که کلاً شفق‌های قطبی نام دارند پدید می‌آورد. 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 موجب می‌شوند گازهای رقیقی که در ارتفاعات بالای جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلورسنت بدرخشند. این الکترونها عمدتاً از خورشید می‌رسند و تعداد آنها بستگی به فعالیت خود خورشید دارد. وقتی 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 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 سمت‌الراس را بپوشاند. شکل شفق قطبی سخت متاثر از میدان مغناطیسی زمین است. امتداد حرکت ذرات خورشیدی را، در چندین هزار کیلومتر آخر، میدان مغناطیسی زمین هدایت می‌کند. مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته‌اند که دوره‌های مشاهده شفق‌های قطبی به طور مرتب در 5/11 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 5/11 سال از نو به بيشينه خود می‌رسد.
یک پرسش و یک پاسخ
چرا شفق‌های قطبی در عرض‌های بالا، یعنی در نواحی نزدیک به قطب‌ها مشاهده می‌شوند؟ در صورتی که می‌دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می‌کنند. پاسخ این پرسش را استرمر (Stermer) دانشمند نروژی پیدا کرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می‌رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می‌کنند. در آنجا نیروی میدان مغناطیسی زمین بر آنها اثر می‌کند و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می‌سازد. استرمر محاسبات ریاضی پیچیده‌ای انجام داد و مسیر این الکترونها 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 می‌شوند.
شفق‌های قطبی تصاویر آینه‌ای نیستند
در کتاب‌های عمومی نجومی چنین آمده است که شفق‌های قطبی در اطراف هر دو قطب مغناطیسی زمین، تصاویر قرینه آیینه‌ای ایجاد می‌کنند، اما به نظر می‌رسد که چنین نیست. گروهی با استفاده از فضاپیمای
Polar and Image متعلق به ناسا برای نخستین‌بار، 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. ارسال نظر
پربیننده