الأضواء الشمالية، والمعروفة أيضًا باسم الشفق القطبي، هي عرض مذهل للضوء الطبيعي يحدث في سماء الليل في نصف الكرة الشمالي. يمكن لهذه الأضواء الراقصة أن تتوهج بعدة ألوان مختلفة وتتخذ أشكالًا وأنماطًا مختلفة. وتنتج هذه الظاهرة عن تصادمات بين الجسيمات الغازية الموجودة في الغلاف الجوي للأرض والجسيمات المشحونة المنبعثة من الشمس. وعندما تصطدم هذه الجسيمات، تنطلق الطاقة على شكل ضوء مرئي. تبهر الأضواء الشمالية الناس في جميع أنحاء العالم، الذين يسافرون بعيدًا لمجرد إلقاء نظرة خاطفة. ستتناول هذه المقالة أسباب هذا العرض المبهر، وأين ومتى يحدث، وألوانه وبنيته، ونصائح المشاهدة، وبعض أبرز عروض الشفق القطبي الشمالي المسجلة. في النهاية، ستفهم العلم وراء هذه الظاهرة السماوية وأفضل طريقة لمشاهدة جمالها الأثيري.
أين تحدث الأضواء الشمالية
تحدث الأضواء الشمالية، والمعروفة أيضًا باسم الشفق القطبي، في المقام الأول في خطوط العرض العليا في نصف الكرة الشمالي. وهي مرئية في منطقة القطب الشمالي، والتي تشمل الدول الشمالية مثل كندا وألاسكا والنرويج وأيسلندا والسويد وفنلندا وغرينلاند.
ويواجه نصف الكرة الجنوبي أيضًا نظيرًا جنوبيًا يسمى الشفق الأسترالي، المعروف أيضًا باسم الأضواء الجنوبية. تحدث هذه بالقرب من القطب الجنوبي ويمكن رؤيتها من خطوط العرض العالية في القارة القطبية الجنوبية والدول الجنوبية مثل نيوزيلندا وأستراليا والأجزاء الجنوبية من تشيلي والأرجنتين.
لرؤية الأضواء الرائعة للشفق القطبي، يجب عمومًا أن تكون موجودًا بين خطي عرض 60 و75 درجة شمالًا أو جنوبًا. في نصف الكرة الشمالي، يمتد هذا الشريط عبر ألاسكا وكندا وأيسلندا وغرينلاند والنرويج والسويد وفنلندا وروسيا. كلما كنت شمالًا، زادت الفرص المتاحة لمراقبة الأضواء الشمالية.
بعض المدن الكبرى التي يمكن فيها رؤية الأضواء الشمالية في بعض الأحيان تشمل وايت هورس في إقليم يوكون في كندا، وترومسو في شمال النرويج، وريكيافيك في أيسلندا، وفيربانكس في ألاسكا. ومع ذلك، للحصول على أفضل المناظر، من المثالي المغامرة خارج أضواء المدينة في المناطق الريفية المظلمة.
باختصار، يحدث الشفق القطبي في المناطق القطبية ومن الأفضل مشاهدته من دول خط العرض الشمالي بالقرب من الدائرة القطبية الشمالية أو دول خط العرض الجنوبي بالقرب من القارة القطبية الجنوبية. يتيح ذلك لمراقبي السماء مشاهدة عروض الضوء الأكثر سطوعًا وقوة عندما تتوافق الظروف.
أسباب ظاهرة الشفق القطبي
تنجم الأضواء الشمالية عن التفاعل بين الرياح الشمسية والمجال المغناطيسي للأرض. الرياح الشمسية عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة، معظمها من الإلكترونات والبروتونات، التي يتم إخراجها باستمرار من الغلاف الجوي العلوي للشمس، المعروف باسم الإكليل. تنتقل هذه الجسيمات بسرعة تصل إلى 2 مليون ميل في الساعة.
عندما تصل الرياح الشمسية إلى الأرض، فإنها تشوه شكل المجال المغناطيسي الواقي للأرض حول الكوكب. يعمل المجال المغناطيسي كدرع يحمينا من معظم الجسيمات. ومع ذلك، فإن بعض الجسيمات تتسرب إلى الغلاف الجوي العلوي بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي.
وهنا تصطدم جزيئات الرياح الشمسية بذرات الغاز مثل الأكسجين والنيتروجين. يؤدي هذا الاصطدام بين الرياح الشمسية وغازات الغلاف الجوي إلى إثارة الذرات، مما يجعلها تضيء. ويحدث الشفق عندما تعود الذرات إلى حالتها الطبيعية وتطلق فوتونات من الضوء. تنتج الغازات المختلفة ألوانًا مختلفة - الأكسجين أخضر وأحمر، والنيتروجين أزرق وأرجواني.
تعتمد شدة الأضواء على سرعة وكثافة الرياح الشمسية. وعندما يزداد نشاط الشمس تنتج أعدادا أكبر من الجسيمات في الرياح الشمسية. وهذا يؤدي إلى عروض شفقية أكثر كثافة. يتأثر موضع الأضواء أيضًا بالتدفقات والتيارات في البيئة المغناطيسية القريبة من الأرض. لذا فإن أضواء الشفق المتراقصة توفر رؤية جميلة للجسيمات المشحونة كهربائيًا القادمة من الشمس والتي تتفاعل مع الفقاعة المغناطيسية الواقية التي تحيط بكوكبنا.
النشاط الشمسي والرياح الشمسية
يتم تشغيل الأضواء الشمالية في النهاية بواسطة الشمس. نجمنا هو أكثر بكثير من مجرد كرة متوهجة من الغاز، فهو يمتلك مجالًا مغناطيسيًا معقدًا يمتد بعيدًا إلى الفضاء، إلى ما هو أبعد من الكواكب.
يمر المجال المغناطيسي للشمس بدورات من النشاط، بما في ذلك البقع الشمسية والتوهجات الشمسية والانفجارات الضخمة التي تسمى الانبعاثات الكتلية الإكليلية. يرسل هذا النشاط تيارًا من الجسيمات المشحونة، معظمها من الإلكترونات والبروتونات، إلى الفضاء بسرعات تزيد عن مليون ميل في الساعة. وهذا ما يعرف بالرياح الشمسية.
تحمل الرياح الشمسية معها المجال المغناطيسي المعقد والمتغير باستمرار للشمس. عندما تصل الرياح الشمسية إلى الأرض، على بعد حوالي 93 مليون ميل، تبدأ في التفاعل مع المجال المغناطيسي لكوكبنا، مما يمهد الطريق لعرض الضوء المبهر الذي نعرفه باسم الأضواء الشمالية. لذلك، على الرغم من أن الأضواء تبدو عالية في غلافنا الجوي، إلا أن مصدرها النهائي يكمن في الشمس.
التفاعل مع المجال المغناطيسي للأرض
الأضواء الشمالية ناتجة عن جزيئات من الشمس تسمى الرياح الشمسية. وتنحرف هذه الجسيمات بفعل المجال المغناطيسي للأرض نحو القطبين الشمالي والجنوبي.
يمتد المجال المغناطيسي للأرض إلى الفضاء ويشكل حاجزًا وقائيًا يسمى الغلاف المغناطيسي. عندما تتفاعل الرياح الشمسية مع الغلاف المغناطيسي، يتم توجيه الجزيئات إلى الغلاف الجوي العلوي بالقرب من القطبين المغناطيسيين.
يعمل الغلاف المغناطيسي كدرع، حيث يحرف معظم جزيئات الرياح الشمسية حول الأرض. ومع ذلك، فإن بعض الجسيمات تصبح محاصرة بخطوط المجال المغناطيسي للأرض. وعندما تقترب الجسيمات من القطبين، فإنها تلتف على طول خطوط المجال المغناطيسي وتصطدم بالذرات والجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي العلوي. يؤدي هذا الاصطدام إلى إضاءة الذرات، مما يؤدي إلى ظهور الألوان الجميلة للشفق.
باختصار، يلعب الغلاف المغناطيسي للأرض دورًا رئيسيًا من خلال حماية الكوكب من معظم الرياح الشمسية وتوجيه الجزيئات إلى مسار تصادم مع غلافنا الجوي، مما يمهد الطريق لعرض الضوء الليلي المبهر الذي نعرفه باسم الأضواء الشمالية.
تأين الغازات الجوية
تأتي ألوان الأضواء الشمالية من الاصطدامات بين الجسيمات المشحونة للرياح الشمسية والغازات الموجودة في الغلاف الجوي العلوي للأرض. عندما تصطدم الجسيمات المشحونة بالذرات والجزيئات مثل الأكسجين والنيتروجين، تصبح الذرات "مثارة" أو نشطة.
ويتسبب الإثارة في توهج غازات الغلاف الجوي، مما ينبعث منها الضوء المرئي الذي نراه كأضواء الشمال. تقوم الإلكترونات الواردة بشكل أساسي بدفع الإلكترونات الموجودة في غازات الغلاف الجوي إلى حالات طاقة أعلى. عندما تعود إلكترونات الغلاف الجوي النشطة إلى حالات الطاقة المنخفضة الطبيعية، فإنها تطلق فوتونات من الضوء. هذه العملية تسمى التأين.
تعتمد الألوان المحددة للضوء المنبعث على الغاز الجوي المتأين. يصدر الأكسجين الضوء الأخضر والأحمر، بينما يتوهج النيتروجين المتأين باللونين الأزرق والأرجواني. إن الجمع بين هذه الأضواء الملونة الناتجة عن الغازات المختلفة الممتزجة عبر الغلاف الجوي هو ما يخلق توهجًا مؤلمًا متعدد الألوان للأضواء الشمالية. يمكن أن تتغير الألوان أيضًا مع تغير توازن الغازات النشطة.
باختصار، إن تأين وإثارة غازات الغلاف الجوي للأرض مثل الأكسجين والنيتروجين بواسطة الجسيمات الشمسية المشحونة هو الذي يسبب الأضواء المتوهجة والراقصة للأضواء الشمالية عبر السماء. تنتج عملية التأين الألوان المميزة التي تجعل من الشفق القطبي ظاهرة طبيعية مذهلة تستحق المشاهدة.
الألوان والأشكال
تأتي ألوان الأضواء الشمالية من الاصطدامات بين الجزيئات المشحونة للرياح الشمسية والغازات المختلفة في الغلاف الجوي العلوي. اللون الشفقي الأكثر شيوعًا هو اللون الأخضر، والذي يأتي من ذرات الأكسجين الموجودة في الغلاف الحراري. يأتي الشفق الأزرق والأحمر الأرجواني من ارتفاعات أعلى حيث يوجد كمية أقل من الأكسجين. يسبب النيتروجين الجزيئي تموجات وستائر الشفق الأرجواني. النيتروجين المتأين يخلق الشفق الأحمر.
يعتمد شكل الشفق القطبي على النشاط المغناطيسي الأرضي الذي يوجه الجزيئات الشمسية. خلال الظروف المغناطيسية الأرضية الهادئة، يتوهج الشفق القطبي بشكل منتشر. مع زيادة النشاط، يشكل الشفق ستائر أو أقواس أو أشرطة تتدفق عبر السماء. يبدو أن الأشكال تلمع وتتحرك بسرعة أثناء العواصف الجيومغناطيسية النشطة. تتميز بعض شاشات العرض بأشعة طويلة تبدو وكأنها تصل إلى الأعلى من الأفق. في بعض الأحيان، يمكن أن تتشكل اللوالب الملتوية خلال فترات الرياح الشمسية العالية بشكل استثنائي. تستمر العروض الشفقية المتغيرة باستمرار في إبهار مراقبي السماء.
الظروف المثالية لمشاهدة الأضواء الشمالية
تعتبر الأضواء الشمالية ظاهرة طبيعية جميلة ولكنها مزاجية. تؤثر العديد من العوامل على ما إذا كانت ستكون مرئية خلال أي ليلة معينة. وأهم المتطلبات هي النشاط الشمسي العالي، والسماء الصافية والمظلمة، والمواقع ذات خطوط العرض المرتفعة، والوقت المناسب من السنة.
النشاط الشمسي، الذي يشير إلى الاضطرابات في الشمس مثل التوهجات الشمسية وانبعاث الكتل الإكليلية، هو المحرك الرئيسي للأضواء الشمالية. ترسل هذه الأحداث النشطة جسيمات مشحونة تتدفق نحو الأرض والتي تتفاعل بعد ذلك مع غلافنا الجوي لتكوين العرض الضوئي. كلما كانت الشمس أكثر نشاطًا، كلما كان الشفق أكثر إشراقًا وانتشارًا. يرتفع النشاط الشمسي وينخفض في دورات مدتها 11 عامًا تقريبًا.
ولا يقل أهمية عن النشاط الشمسي وجود سماء صافية ومظلمة لرؤية الأضواء. أي نوع من التلوث الضوئي الناتج عن المدن أو أضواء الشوارع أو القمر يمكن أن يجعل مراقبة الشفق القطبي الشمالي أكثر صعوبة. من الأفضل البحث عن المناطق الريفية والأوقات التي يكون بها الحد الأدنى من ضوء القمر. يمكن العثور على بعض من أفضل أماكن مشاهدة الشفق القطبي في العالم بالقرب من الدائرة القطبية الشمالية، ويرجع ذلك جزئيًا إلى ليالي الشتاء الطويلة.
خط العرض هو أيضا المفتاح. كلما اقتربت من الدائرة القطبية الشمالية، أصبح من السهل رؤية الأضواء الشمالية. تعد فيربانكس وألاسكا ويلونايف بكندا من الوجهات الشهيرة للشفق القطبي. في نصف الكرة الشمالي، تظهر الأضواء بشكل بيضاوي يتمركز فوق القطب الشمالي المغناطيسي. المناطق الواقعة في أقصى الجنوب حيث يمكن رؤيتها هي أماكن مثل اسكتلندا والغرب الأوسط العلوي للولايات المتحدة.
وأخيرا، الوقت من السنة يهم. في أقصى الشمال، لا يمكن رؤية الشفق القطبي إلا في فصل الشتاء عندما تكون السماء مظلمة ويتزايد النشاط الشمسي بعد نقطة الحد الأدنى. تُعرف الأسابيع المحيطة بالاعتدالين في سبتمبر ومارس بتزايد نشاط الشفق القطبي الشمالي. يمكن للمشاهدين المصممين رؤية الشفق القطبي في الليالي المظلمة الصافية طوال فصل الشتاء في أي مكان داخل الشكل البيضاوي الشفقي. مع توفر الظروف المناسبة، أصبح من الممكن مشاهدة رقصة الشفق القطبي المذهلة.
العروض البارزة
تتضمن بعض عروض الأضواء الشمالية الأكثر روعة والتي لا تُنسى في التاريخ الحديث ما يلي:
حدث كارينجتون - في عام 1859، حدثت أكبر عاصفة مغنطيسية أرضية مسجلة خلال الدورة الشمسية العاشرة. وقد سُميت على اسم ريتشارد كارينجتون، الذي لاحظ توهجًا شمسيًا ضخمًا يسبق العاصفة المغنطيسية الأرضية. وشوهدت الشفق في جميع أنحاء العالم، حتى في المناطق الاستوائية. يمكن للناس في شمال شرق الولايات المتحدة قراءة الصحف المطبوعة من ضوء الشفق القطبي. فشلت أنظمة التلغراف في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا الشمالية بسبب العاصفة.
عواصف الهالوين - في أكتوبر ونوفمبر 2003، تسببت سلسلة من العواصف الشمسية القوية في حدوث شفق قطبي نابض بالحياة باللون الأحمر والأزرق والأخضر يمكن رؤيته عبر أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا. كانت هذه الأحداث الشفقية الأكثر أهمية منذ أكثر من 40 عامًا، منذ العاصفة المغناطيسية في نوفمبر 1960. وقد حدثت خلال الدورة الشمسية 23.
سانت. عاصفة يوم القديس باتريك - في مارس 2015، أنتجت عاصفة مغنطيسية أرضية شديدة ناجمة عن قذف كتلي إكليلي عروضًا مكثفة للأضواء الشمالية شوهدت عبر مناطق واسعة من أمريكا الشمالية وأوروبا وروسيا. وتم تصوير الشفق القطبي في مناطق جنوب المكسيك والولايات المتحدة الوسطى مثل ميسوري وأركنساس. بلغت العاصفة الشمسية ذروتها في يوم القديس باتريك، 17 مارس، ومن هنا جاءت تسميتها.
العاصفة الشفقية الكبرى في أغسطس وسبتمبر 1859 - كان هذا عرضًا مهمًا آخر حدث بعد وقت قصير من حدث كارينغتون خلال الدورة الشمسية 10. وقد شوهد الشفق القطبي الزاهي باللون الأحمر والأخضر والأرجواني في جميع أنحاء العالم. وفي الولايات المتحدة، كانت الأضواء ساطعة للغاية حتى من الغرب الأوسط لدرجة أن الناس اعتقدوا أن المباني مشتعلة. حدثت العاصفة على مدى عدة أيام في أواخر أغسطس وأوائل سبتمبر 1859.
هذه العواصف المغناطيسية الأرضية الكبرى التي تنتج عروض شفقية مذهلة تعطينا لمحة عن قوة وجمال الأضواء الشمالية. إنها بمثابة تذكير لمواصلة النظر إلى سماء الليل بحثًا عن الشفق المبهر التالي.
مشاهدة الأضواء الشمالية
أفضل الأماكن لرؤية الأضواء الشمالية هي في المناطق الأقرب إلى القطب الجيومغناطيسي الشمالي، بما في ذلك ألاسكا وكندا وأيسلندا وغرينلاند والنرويج والسويد وفنلندا. للحصول على عرض مثالي، ابتعد عن التلوث الضوئي في المدن إلى المناطق الريفية المظلمة ذات المناظر المفتوحة التي تواجه الشمال.
لا يمكن رؤية الشفق القطبي إلا في الليالي ذات النشاط الشمسي الكافي والسماء المظلمة الصافية. تحقق من تنبؤات الشفق وتطبيقات مثل AuroraNotify قبل الخروج. المشاهدة المثالية تكون بين الساعة 10 مساءً وحتى 2 صباحًا.
لتصوير الأضواء الشمالية، استخدم كاميرا DSLR بإعدادات يدوية وعدسة واسعة الزاوية وحامل ثلاثي الأرجل قوي. اضبط ISO بين 800-3200 واستخدم التعريضات بين 5-30 ثانية. قم بالإنشاء بمقدمة مثيرة للاهتمام مثل الجبال أو الأشجار لإضافة حجم. قم بتجربة التعرضات المختلفة والتركيز اليدوي.
بعض النصائح الأساسية: الابتعاد عن التلوث الضوئي، والعثور على آفاق شمالية خالية من العوائق، والتحقق من توقعات الشفق القطبي، وارتداء ملابس دافئة، وعدم الاستسلام إذا كانت الأضواء باهتة في البداية. ومع الحظ والمثابرة، ستتم مكافأتك بعرض مبهر للأضواء الشمالية التي تجتاح سماء الليل.
