إن مشاهدة الشفق القطبي هي تجربة ساحقة حقًا. الجمال الطبيعي للأضواء الشمالية أو الجنوبية إنه يجسد خيال الجمهور بشكل لا مثيل له في أي جانب آخر من جوانب الطقس الفضائي. لكن الشفق فهي ليست حصرية على الأرض توجد أيضًا على كواكب أخرى في نظامنا الشمسي.
فجر تتويج مثير للإعجاب لسلسلة من الأحداث التي تبدأ على الشمس، حيث تستمر الشمس في تشكيل الرياح الشمسية وإصدار جسيمات مشحونة تنتقل إلى عمق النظام الشمسي. وعندما تصطدم هذه الجسيمات بكوكب مثل الأرض، تتفاعل مع المجال المغناطيسي المحيط بها (الغلاف المغناطيسي).يضغط الحقل على شكل دمعة وينقل الطاقة إليه.
ما هي العواصف الشمسية وكيف تؤثر عليها؟
يمكن أن تتغير خطوط المجال المغناطيسي، ويمكن أن تتسارع الجسيمات المشحونة في الغلاف المغناطيسي نحو الغلاف الجوي العلوي. وهناك تصطدم بجزيئات مثل النيتروجين والأكسجين، تنبعث الطاقة على شكل ضوء. يؤدي هذا إلى إنشاء شريط من الألوان مرئي في السماء بالقرب من القطبين المغناطيسيين الشمالي والجنوبي للكوكب: هذا هو الشفق القطبي.
الشفق الغازي العملاق
باستخدام قياسات من المركبات الفضائية مثل كاسينيأو صور من التلسكوبات وغيرها تلسكوب هابل الفضائيوتمكن علماء فيزياء الفضاء من التحقق من ذلك بعض الكواكب القريبة لها شفقها الخاص. يعد الإشعاع الكهرومغناطيسي وبعض انبعاثات الأطوال الموجية الصادرة عن الكواكب مؤشرات جيدة على وجودها.
يمتلك كل من الكواكب الغازية العملاقة (المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون) مجالًا مغناطيسيًا قويًا، وغلافًا جويًا كثيفًا، وبالتالي شفقًا خاصًا به. الطبيعة الدقيقة لهذه الشفق مختلفة قليلاً تختلف أغلفتها الجوية وأغلفتها المغناطيسية عن تلك الموجودة على الأرض. الألوان مثلا يعتمدون على الغازات الموجودة في الغلاف الجوي للكوكب. لكن الفكرة الأساسية وراء الشفق القطبي هي نفسها.
على سبيل المثال، تتأثر العديد من أقمار المشتري، بما في ذلك آيو وجانيميد ويوروبا، بالشفق الأزرق الناتج عن الرياح الشمسية. وللأسف، فهو أكبر قليلاً من قمرنا. وهو بركاني ويقذف كميات كبيرة من الجسيمات المشحونة إلى الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري., تنتج تيارات كبيرة والشفق اللامع فوق البنفسجي.
على كوكب زحل، يقع الشفق الأكثر كثافة في نطاقات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء من طيف الألوان، لذلك فهي غير مرئية للعين البشرية. لكن، كما يمكن رؤية الشفق القطبي باللونين الوردي والأرجواني الباهت (ونادر).
يمتلك عطارد أيضًا غلافًا مغناطيسيًا، لذلك من المتوقع حدوث الشفق القطبي هناك أيضًا. لسوء الحظ، عطارد صغير جدًا و إنه قريب جدًا من الشمس بحيث لا يحافظ على الغلاف الجويوهذا يعني أنه لا توجد جزيئات على الكوكب يمكن أن تثيرها الرياح الشمسية، لذلك لا يوجد شفق.
فجر غير متوقع
كوكب الزهرة والمريخ قصة مختلفة. على الرغم من أن هذين الكوكبين ليس لهما مجالات مغناطيسية كبيرة، إلا أن كلاهما لهما غلاف جوي. عندما تتفاعل الرياح الشمسية مع الغلاف الأيوني الزهري (طبقة من الغلاف الجوي تحتوي على جسيمات مشحونة للغاية)، فإنها تخلق أو تحفز مجالًا مغناطيسيًا. استخدام بيانات المركبات الفضائية فينوس اكسبريس, اكتشف العلماء يمتد هذا المجال المغناطيسي من الشمس النموذج أ كانثاكولا يؤدي هذا إلى انحراف الجسيمات المتسارعة إلى الغلاف الجوي ويخلق الشفق القطبي.
الغلاف الجوي للمريخ رقيق للغاية تحدث عملية مماثلة، ولكن لا يزال هناك شفق شفقي ناتج عن المجالات المغناطيسية الموجودة في قشرة الكوكب. هذه هي بقايا الطعام اختفى المجال المغناطيسي العالمي الهائل مع تبريد قلب الكوكب. ينتج عن التفاعل بين الرياح الشمسية والغلاف الجوي للمريخ شفقًا مميزًا يقتصر على المناطق الميدانية للقشرة.
و اكتشاف حديث من مهمة مافن أظهرت أن وتنتشر أكبر الشفق القطبي في نصف الكرة الشمالي للمريخوربما في جميع أنحاء الكوكب. هذا الشفق القطبي المنتشر هو نتيجة تساقط جزيئات الطاقة الشمسية على الغلاف الجوي للمريخ، وليس تفاعل جزيئات الرياح الشمسية مع المجال المغناطيسي.
إذا وقف رائد فضاء على سطح المريخ، فسيتمكن من رؤية الشفق القطبيولكنها يمكن أن تكون خافتة وزرقاء، وليس بالضرورة بالقرب من أقطاب الكوكب، على عكس الأرض.
معظم الكواكب خارج نظامنا الشمسي باهتة جدًا مقارنة بنجمها الأم لمعرفة ما إذا كان بها شفق. لكن العلماء أكتشف مؤخراقزم بني (جسم أكبر من الكوكب ولكنه ليس كبيرًا بحيث يحترق مثل النجم) ويعتقد أن الشفق الأحمر الساطع يقع على بعد 18 سنة ضوئية من الأرض. وهذا يثير إمكانية العثور على كواكب خارجية أخرى ذات أجواء ومجالات مغناطيسية خاصة بها.
هذه الاكتشافات مذهلة وجميلة، لكنها مفيدة علميا أيضا. استكشاف الشفق يزود العلماء بأدلة حول البيئة المغناطيسية والجسيمية للكوكب يمكن أن يساعدنا على فهم كيفية تفاعل الجسيمات المشحونة والمجالات المغناطيسية بشكل أفضل. وقد يكشف أيضًا عن إجابات لمشاكل جسدية أخرى. مثل الاندماج النووي.
قضية ناثانباحث مشارك أول في فيزياء الفضاء والكواكب، جامعة لانكستر
