رصد مراقبو السماء جوهرة جديدة في تاج الأضواء الشمالية. هذه هي عروض الضوء الطبيعي التي تتلألأ فوق الجزء العلوي من العالم.
العرض الجديد هو ظاهرة نادرة وباهتة أطلق عليها العلماء المواطنون اسم "الكثبان الرملية". هذه على عكس الأنواع الأخرى من الشفق القطبي. غالبًا ما يُطلق على شاشات الضوء الطبيعي هذه الأضواء الشمالية أو الأضواء الجنوبية (اعتمادًا على نصف الكرة الأرضية). غالبًا ما يعلقون في السماء مثل الستائر المضيئة. لكن الكثبان الرملية تظهر على شكل عصابات خضراء. تعمل بالتوازي مع الأرض وتشير نحو خط الاستواء. وصف الباحثون الكثبان الرملية على الإنترنت في 28 يناير في AGU Advances .
التقط الأشخاص في جميع أنحاء فنلندا والسويد صورًا رقمية لعرض الضوء الغريب في 7 أكتوبر 2018. لاحقًا ، نظر الباحثون إلى هذه الصور ، التي تم التقاطها من مواقع مختلفة. ثم حدد العلماء موقع مجموعة من الكثبان الرملية الممتدة عبر السماء من غرب السويد إلى غرب فنلندا. كما كشفت الصور أن الكثبان كانت تحوم على ارتفاع 100 كيلومتر (62 ميلاً) فوق سطح الأرض.
"الشفق القطبي مثل بصمات الأصابع في السماء ،" تقول مينا بالمروث. هي عالمة فضاء في جامعة هلسنكي في فنلندا. ساعدت في الدراسة الجديدة. تظهر الشفق القطبي عادةً عندما تمطر الإلكترونات في الغلاف الجوي من الغلاف المغناطيسي - فقاعة مغناطيسية تحيط بالأرض. تعمل هذه الإلكترونات على ضبط الأكسجين وغاز النيتروجين. تمنح السمات المحددة لتفاعلات الغاز والإلكترون كل نوع من أنواع الشفق القطبي توهجًا فريدًا.
شفق الكثبان
شفق الكثبان الرملية له خطوط غير عادية. تشتبه بالمروث وزملاؤها في أن الخطوط يمكن أن تنشأ من موجات الغلاف الجوي - تموجات الغاز في الغلاف الجوي. قمم تلك الموجات هي مناطق أكثر كثافة في الهواء. هذا هو المكان الذي يتم فيه تجميع جزيئات الهواء معًا بشكل أكثر إحكامًا. في مثل هذه البقع ، سيكون هناك المزيد من الأكسجين لإثارة الإلكترونات المتتالية إلى اللون الأخضر المتوهج.
يقول جيرارد فاسيل ، الذي لم يشارك في العمل ، إن مثل هذه الموجات في الغلاف الجوي يمكن أن تسبب البنية العريضة والموحدة للكثبان الرملية. إنه عالم فيزياء في جامعة Pepperdine في ماليبو ، كاليفورنيا. ويقول إن ربط هذه الموجات الجوية بهيكل الكثبان الرملية سيستغرق العمل. سيحتاج الباحثون إلى جمع المزيد من الملاحظات عن هذا النوع من الشفق القطبي. سيحتاجون أيضًا إلى محاولة محاكاة تلك الميزات في نموذج الكمبيوتر. يمكن أن يساعد ذلك في تأكيد ما يمنح الكثبان الرملية هيكلها الخاص أو شكلها ، كما يقول.
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟
الكثبان الرملية هي الأحدث في سلسلة طويلة من الشذوذ الشفقي. تعتبر الشفق القطبي بشكل جماعي أحد عجائب الدنيا الطبيعية. وقد اكتشف الباحثون والعلماء المواطنون تنوعًا ثريًا في عروض الضوء الطبيعي هذه.
فيما يلي بعض الشفق القطبي الأكثر غموضًا في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.
الشفق القطبي النابض
يمكن أن تمتد عروض الضوء هذه مئات الكيلومترات (الأميال) عبر السماء ، وتسطع وتعتم بشكل إيقاعي. تقول أليسون جاينز:"يمكن أن تحدث في الواقع في معظم الليالي". هي عالمة فيزياء فضاء في جامعة أيوا في مدينة آيوا. تلاحظ أن الكاميرات يمكن أن تلتقطها بسهولة إلى حد ما. "لكن لا يمكنك رؤيتهم جيدًا فقط بعينيك"
وتضيف أن هذه الشفق القطبي النابض "يميل إلى الحدوث بعد منتصف الليل" ، ويستمر "حتى ساعات الصباح". يميل الناس إلى تفويت هذه العروض الضوئية لأن معظمهم ينامون بينما يرمشون بعيدًا.
ومضات الضوء في هذه الشفق ناتجة عن تموجات في الغلاف المغناطيسي للأرض. تسمى هذه التموجات بانبعاثات الكورس. تؤثر موجات الكورس هذه على الإلكترونات في الغلاف المغناطيسي مثل أمواج المحيط. تودع أمواج المحيط بشكل دوري الرغوة على الشاطئ. وبالمثل ، تدفع موجات الكورس بشكل دوري مجموعات من الإلكترونات إلى أسفل في الغلاف الجوي السفلي. وهذا يخلق توهجًا شفقيًا خافتًا.
قمة الشفق القطبي
على عكس معظم الشفق القطبي المعروف ، يمكن رؤية نوع الحافة في منتصف النهار. ولكن فقط ، إذا كنت بعيدًا بدرجة كافية في الشمال أو الجنوب بحيث يكون الجو مظلماً في فترة الظهيرة. تقول إليزابيث ماكدونالد إن أرخبيل سفالبارد النرويجي "هو واحد من كتل اليابسة القليلة التي يمكن أن ترى فيها الشفق القطبي". هي فيزيائية فضاء. تعمل في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند. كما أسست أيضًا المشروع العلمي للمواطن لتتبع الشفق Aurorasaurus.
تم تسمية الشفق القطبي العلوي بالمواقع القطبية حيث تنحني خطوط المجال المغناطيسي للأرض إلى الداخل. تخلق خطوط المجال المغناطيسي هذه ثقوبًا على شكل قمع في الغلاف المغناطيسي. عندما تمر الرياح الشمسية عبر الحافة ، فإنها تخلق الشفق القطبي. (تتكون الرياح الشمسية من جزيئات مشحونة تنطلق من الغلاف الجوي العلوي للشمس).
تتحرك جزيئات الرياح الشمسية التي تنتقل عبر الحافة مباشرة إلى الغلاف الجوي للأرض من خارج الدرع المغناطيسي للكوكب. هذا مصدر مختلف للشفق القطبي عن تلك التي تضيء سماء الليل أحيانًا. وبدلاً من ذلك ، يتم إنشاء تلك الأضواء الليلية بواسطة الإلكترونات التي تمطر على الغلاف الجوي من داخل الغلاف المغناطيسي.
لا تكون جزيئات الرياح الشمسية التي تدخل من خلال الحافة عمومًا نشطة مثل الإلكترونات التي تأتي من داخل الفقاعة المغناطيسية للأرض. لذا فإن ذرات الأكسجين المثارة التي تشكل الشفق القطبي تحدث فقط على ارتفاعات عالية جدًا. نتيجة لذلك ، يتوهجون باللون الأحمر. هذا على عكس جزيئات الأكسجين منخفضة الارتفاع التي تتوهج باللون الأخضر.
ستيف
مثل الكثبان الرملية ، تم تسمية التوهج الجوي غير العادي STEVE من قبل العلماء المواطنين. يميل عرض الضوء هذا أيضًا إلى الوميض بعيدًا عن القطبين أكثر من الشفق القطبي المعتاد. يظهر على شكل مسحة بنفسجية من الشرق إلى الغرب. وأحيانًا تحتوي على ما يسمى بسياج اعتصام من خطوط خضراء رأسية.
تحدث الخطوط الخضراء عندما يثير هطول غزير للإلكترونات ذرات الأكسجين. من الصعب حساب خط البنفسجي. يعتقد العلماء أنه توقيع لتيار بلازما. من المحتمل أن يسخن هذا التيار جزيئات الغلاف الجوي من خلال الاحتكاك. هذا يمكن أن يجعلها تتوهج. لكن أنواع الجسيمات المسؤولة عن التوهج تظل لغزا.
الشرح:فهم الموجات وأطوال الموجات
كسر العلماء ضوء خط البنفسجي من STEVE في أطوال موجاته الفردية المتعددة. أدى هذا إلى ظهور الكثير من الألوان المختلفة. "هذا محير ، لأنه لإنتاج مثل هذا الطيف ، تحتاج إلى شيء أكثر تعقيدًا من الذرة" ، كما تقول بيا غالاردو لاكور. هي عالمة في فيزياء الفضاء في وكالة ناسا جودارد. يمكن للألوان أن تخبر العلماء عن الجزيئات الموجودة في STEVE. لكن العلماء لا يعرفون حتى الآن أي جزيئات على ارتفاع STEVE في الغلاف الجوي يجب أن تكون قادرة على إنتاج الطيف المرصود.
الشفق القطبي الأسود
تميل الشفق القطبي إلى أن تكون ملونة. لكن ليس كل شيء. يمكن أن يظهر نوع من مكافحة الشفق القطبي كبقع حبر بين التوهج الملون لشرائط الشفق. تُعرف هذه البقع الحبرية ، المعروفة باسم الشفق القطبي الأسود ، بصعوبة رؤيتها على الخلفية المظلمة لسماء الليل. تخلق الإلكترونات المتتالية ميزات الشفق القطبي الساطعة. لكن هناك إلكترونات أخرى ترتفع إلى الأعلى بسبب الحقول الكهربائية في الغلاف الجوي ، كما يقول بالمروث من جامعة هلسنكي. تلعب هذه الإلكترونات دورًا في الشفق القطبي الأسود.
لا تتحرك الإلكترونات الصاعدة بالسرعة الكافية لإثارة النيتروجين والأكسجين. لذا ، "بدلاً من الضوء الشفقي ، يمكن للمرء أن يرى خطوطًا سوداء داخل الشفق ،" كما تقول. "هذه هي مسارات الإلكترونات المتدفقة ، حيث لا يأتي الضوء."
