تنشأ ظاهرة الشفق القطبي عندما تمنح جسيمات عالية الطاقة ذرات وجزيئات في الغلاف الجوي طاقة إضافية، ثم تطلق الغازات ضوءًا. يظهر التوهج بألوان تتعلق بنوع الغاز وحالته وارتفاعه. [1]
من الشمس إلى الغلاف الجوي
تنتج الشمس تدفقًا من الجسيمات المشحونة يسمى الرياح الشمسية. ويتفاعل هذا التدفق مع الغلاف المغناطيسي للأرض، حيث قد تتجمع طاقة ثم تنتقل إلى الغلاف الجوي، فتحدث الإضاءة الشفقية. [1]
لترتيب الفكرة، افصل مصدر الطاقة عن الموضع الذي يضيء: الشمس تدخل في العلاقة، بينما الضوء الشفقي ينتج في الغازات حول الأرض. هذا الفصل يفسر لماذا لا نمثل الظاهرة كشعاع ملون انعكس عن مرآة أو سحابة.
كيف يصير اكتساب الطاقة ضوءًا؟
توضح المنظمة العالمية للأرصاد أن الاصطدامات ترفع مؤقتًا طاقة إلكترونات ذرات وجزيئات الغازات. وعند العودة إلى مستويات طاقة أدنى يُطلق بعض الفرق في صورة فوتونات ضوئية ذات أطوال موجية مختلفة. [2]
يمكن تتبع ثلاثة صناديق في الرسم: جسيم ينقل طاقة، ثم غاز في حالة مثارة، ثم ضوء صادر. النقاط والخطوط رموز تعليمية، ولا تصور مسارات الذرات بالحجم أو الشكل الحقيقيين. وهي تساعد على رؤية أن الضوء ناتج من تغير الحالة، وليس مادة خضراء صبغت الهواء.
لماذا يتكرر الأخضر والأحمر؟
ينتج الأكسجين المثار ألوانًا خضراء وحمراء، بينما يرتبط النيتروجين بالأزرق والوردي. وتؤثر حالة الغاز وموضعه في الغلاف الجوي في اللون الناتج؛ وقد تمتزج الألوان في المشهد المرئي. [1]
لذلك لا تقرأ اللون وحده بوصفه بطاقة نهائية لكل التفاصيل. الصورة التي تظهر أخضر مع حافة حمراء تصلح لشرح تنوع الإضاءة، لكنها لا تعطينا وحدها قياس الارتفاع أو طاقة الجسيمات. يلزم لذلك رصد وأدوات وتحليل إضافي.
الأضواء الشمالية والجنوبية
يرتبط الشفق بمناطق حول القطبين المغناطيسيين. يسمى في الشمال الأضواء الشمالية، وفي الجنوب الأضواء الجنوبية؛ وقد تتسع المناطق الشفقية خلال العواصف المغناطيسية، فيُرى من خطوط عرض أدنى. [2]
كلمة «قطبي» تصف الارتباط المعتاد، ولا تمنع كل ظهور بعيد عن الدائرة القطبية. وعند قراءة صورة أو خبر، احتفظ بمكان الرصد ووقته وما يذكره الراصد، بدل استنتاج قوة حدث كامل من صورة واحدة.
ما الذي تضيفه ملاحظة منظمة؟
يمكن إعداد سجل تعليمي بثلاث خانات: شكل الضوء، والألوان الظاهرة، والتغير بين صورتين متتابعتين. اكتب «قوس» أو «ستارة» عندما يطابق الوصف ما تراه، وافصل الوصف عن تفسير السبب.
أما الرسم المولد المرفق فيعرض مشهدًا ممكنًا لتقريب الفكرة، دون نسبته إلى ليلة أو موقع موثقين. وظيفته هنا تكوين صورة ذهنية، بينما يوضح الرسم الداخلي تسلسل انتقال الطاقة وإصدار الضوء.
المصادر ومتابعة القراءة
- ناسا: سبب الشفق والألوان وطرق رصده (يفتح في نافذة جديدة)science.nasa.gov
- المنظمة العالمية للأرصاد: تعريف الشفق القطبي بالعربية (يفتح في نافذة جديدة)cloudatlas.wmo.int
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.