شفق قطبی در اوج فعالیت خورشیدی: راهنمای مشاهده در سال‌های ۱۴۰۳ و ۱۴۰۴

شفق قطبی پدیده‌ای نجومی دلنشین است که هزاران سال بشر را به خود جذب کرده است. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که ذرات پرانرژی خورشید با سرعت حدود ۷۲ می‌لیون کیلوم‌تر بر ساعت به لایه‌های بالایی اتمسفر زمین برخورد می‌کنند. خورشید به طور مداوم ذرات باردار را از تاج یا جو فوقانی خود به فضا پرتاب می‌کند که به آن باد خورشیدی می‌گویند. وقتی این باد به یونوسفر یا جو فوقانی زمین می‌رسد، شفق قطبی شکل می‌گیرد.

می‌دان مغناطیسی زمین در برابر هجوم ذرات باردار محافظت می‌کند و آن‌ها را به سمت قطب‌ها هدایت می‌کند. همین امر باعث می‌شود نوار‌های رنگی زیبا در آسمان قطب‌ها قابل مشاهده باشند. اگرچه گالیله گالیله در سال ۱۶۱۹ نام شفق قطبی را با الهام از خدایان رومی و یونانی ابداع کرد، اما شواهد تاریخی نشان می‌دهد این پدیده نزدیک به سی هزار سال پیش در دیواره‌های غار‌های فرا‌نسه نقاشی شده است.

افسانه‌های مختلفی در مورد شفق قطبی وجود دارد. مردم آمریکای شمالی معتقد بودند این نوار‌های رنگی ارواح هستند که با سر شیر دریایی بازی می‌کنند، در حالی که وایکینگ‌ها آن را بازتاب نور از زره خدایان جنگی می‌دانستند. منجمان بابل در سال ۵۶۷ پیش از می‌لاد و منجمان چینی در سال ۱۹۳ پیش از می‌لاد نیز گزارش‌هایی از این پدیده ثبت کرده‌اند. در اوایل قرن بیستم، کریستین بیرکلند دانشمند نروژی تئوری را ارائه داد که الک‌ترون‌های ساطع شده از لکه‌های خورشیدی توسط می‌دان مغناطیسی به قطب‌ها هدایت شده و نور‌های شفق را ایجاد می‌کنند.

رنگ‌های شفق قطبی ناشی از برهم‌کنش ذرات خورشیدی با ترکیبات شیمیایی اتمسفر است. رنگ سبز غالب ناشی از برهم‌کنش با مولکول‌های اکسیژن و رنگ قرمز ناشی از برهم‌کنش با مولکول‌های نیتروژن است. هر اتم یا مولکول در اتمسفر رنگ خاص خود را در این برهم‌کنش‌ها نشان می‌دهد. شکل و شدت شفق قطبی تحت تأثیر مقدار ذرات باردار، نرخ برهم‌کنش با یونوسفر، حرکت زمین و وجود ذرات دیگر در فضا قرار دارد. مطالعه شدت شفق به دانشمندان اطلاعات ارزش‌مندی درباره می‌دان مغناطیسی، چگالی و جریان‌های الک‌تریکی اتمسفر می‌دهد که برای محافظت از تکنولوژی‌های فضایی حیاتی است.

شفق قطبی در سیارات دیگر نیز مشاهده شده است. پیش‌نیاز این پدیده وجود می‌دان مغناطیسی و اتمسفر است. در سیارات غول گازی مانند مشتری که می‌دان مغناطیسی آن بیست هزار برابر زمین است، شفق‌های بسیار درخشان‌تری دیده می‌شود. نکته جالب اینکه شفق مشتری تنها توسط باد خورشیدی شکل نمی‌گیرد؛ قمر آتشفشانی ایو نیز ذرات باردار پرتاب می‌کند. شفق در زهره و مریخ با وجود می‌دان مغناطیسی ضعیف نیز ثبت شده و حتی در برخی ستاره‌های کوتوله قرمز نیز گزارش شده است، اگرچه منشأ ذرات در ستاره‌ها ناشناس است.

برای مشاهده شفق قطبی، بهترین مکان‌ها نواحی نزدیک قطب شمال هستند. منطقه شفق قطبی در فاصله حدود ۲۵۰۰ کیلوم‌تری از قطب شمال مکان ایده‌آل محسوب می‌شود. نروژ، فنلاند، آلاسکا، کانادا و سوئد از محبوب‌ترین مقاصد هستند. شفق ۲۴ ساعته و در تمام سال رخ می‌دهد اما برای دیدن آن نیاز به آسمان تاریک و دور از نور شهر‌ها است. فصل‌های پاییز و زمستان به دلیل طولانی بودن شب‌ها مناسب‌ترند.

خورشید در چرخه‌های ۱۱ ساله فعالیت خود دچار نوسان می‌شود. در اوج این چرخه، شدت باد خورشیدی به حداکثر می‌رسد و شفق‌های قطبی قوی‌تر و درخشان‌تر دیده می‌شوند. سال‌های ۱۴۰۳ و ۱۴۰۴ هجری شمسی در نزدیکی اوج این چرخه قرار دارند. سازمان‌های فضایی پیش‌بینی می‌کنند پاییز و زمستان ۱۴۰۳ بهترین زمان برای رصد شفق‌هاست. اگرچه در سال‌های بعد نیز شفق قابل مشاهده خواهد بود، اما در این دوره شدت و وضوح آن بیشینه است.

در این مقاله بررسی شد که شفق قطبی چگونه شکل می‌گیرد، تاریخچه کشف آن، دلیل رنگی بودن، ویژگی‌های شکل و شدت، حضور در سیارات دیگر، بهترین مکان‌ها و زمان‌های مشاهده. سال‌های ۱۴۰۳ و ۱۴۰۴ به دلیل اوج فعالیت خورشیدی فرصت طلایی برای رصد این پدیده زیبا هستند.