شفق قطبی چیست؟

تصور کنید آسمان شب بوم نقاشی عظیمی می شود و قلم موهای نامرئی با رنگ های خیره کننده سبز صورتی بنفش و قرمز طرح هایی رقصان و متحرک بر آن می کشند. این نمایش باشکوه نورانی که بیشتر در مناطق نزدیک به قطب های زمین دیده می شود شفق قطبی نام دارد. پدیده ای که قرن هاست ذهن انسان را به خود مشغول کرده و الهام بخش افسانه ها و داستان های بی شماری بوده است. برای بسیاری تماشای این نورهای آسمانی تجربه ای فراموش نشدنی و رویایی است که سفری به دورترین نقاط جهان را توجیه می کند. اما این نورهای جادویی چگونه پدید می آیند و چه رازی در پس رنگ های متنوع آن ها نهفته است؟ درک این پدیده نیازمند سفری کوتاه به دنیای فیزیک فضا تعامل خورشید با سیاره ما و پیچیدگی های میدان مغناطیسی زمین است. این مقاله راهنمای جامعی برای شناخت شفق قطبی از علت پیدایش آن در اعماق فضا تا بهترین زمان و مکان برای تماشای این رقص نور آسمانی است.

شفق قطبی چیست؟

شفق قطبی که در نیمکره شمالی به شفق شمالی (Aurora Borealis) و در نیمکره جنوبی به شفق جنوبی (Aurora Australis) معروف است یک پدیده طبیعی نوری در آسمان زمین است که معمولاً در عرض های جغرافیایی بالا و نزدیک به قطب های مغناطیسی سیاره ما رخ می دهد. این پدیده به شکل پرده های نورانی رنگارنگ کمان ها ستون ها یا هاله هایی متحرک و رقصان در آسمان شب ظاهر می شود. رنگ های غالب در شفق قطبی شامل سبز صورتی و گاهی قرمز آبی و بنفش هستند. زیبایی و پویایی این نورها آن را به یکی از شگفت انگیزترین مناظر طبیعی تبدیل کرده که هر ساله گردشگران و علاقه مندان بسیاری را از سراسر جهان به مناطق قطبی جذب می کند. این پدیده نتیجه تعامل پیچیده بین ذرات باردار پرانرژی ساطع شده از خورشید و اتم ها و مولکول های موجود در جو فوقانی زمین است. شفق قطبی نمایانگر ارتباط عمیق و پویایی است که بین خورشید میدان مغناطیسی زمین و اتمسفر سیاره ما برقرار است و نشان دهنده تأثیر فعالیت های خورشیدی بر محیط فضایی اطراف زمین است. این پدیده نه تنها از نظر بصری خیره کننده است بلکه اطلاعات ارزشمندی درباره فیزیک پلاسما مگنتوسفر و جو زمین در اختیار دانشمندان قرار می دهد و مطالعه آن به درک بهتر ما از منظومه شمسی کمک می کند.

علت پیدایش شفق قطبی

پیدایش شفق قطبی ریشه در فعالیت های خورشید و چگونگی واکنش زمین به این فعالیت ها دارد. خورشید ستاره مرکزی منظومه ما دائماً جریانی از ذرات باردار پرانرژی مانند الکترون ها و پروتون ها را به فضا گسیل می کند که به آن باد خورشیدی گفته می شود. هنگامی که این باد خورشیدی به زمین می رسد با میدان مغناطیسی سیاره ما برخورد می کند. میدان مغناطیسی زمین (مگنتوسفر) مانند سپری محافظ عمل می کند و بیشتر این ذرات باردار را منحرف کرده و از رسیدن به سطح زمین باز می دارد. با این حال در نزدیکی قطب های مغناطیسی زمین خطوط میدان مغناطیسی به سمت داخل خم می شوند و مسیری را برای ورود برخی از این ذرات باردار به جو فوقانی زمین فراهم می کنند. این ذرات به دام افتاده در امتداد خطوط میدان مغناطیسی به سمت قطب های شمال و جنوب هدایت می شوند و در کمربندهای تابشی ون آلن به دام می افتند. وقتی این ذرات با سرعت بسیار زیاد وارد جو زمین می شوند با اتم ها و مولکول های گازهای موجود در لایه های بالایی اتمسفر عمدتاً اکسیژن و نیتروژن برخورد می کنند. این برخوردها باعث برانگیخته شدن اتم ها و مولکول ها می شوند به این معنی که الکترون های آن ها به مدارهای بالاتر انرژی منتقل می شوند.

باد خورشیدی چیست؟

باد خورشیدی جریانی پیوسته از ذرات باردار عمدتاً الکترون ها پروتون ها و هسته های هلیوم (ذرات آلفا) است که از تاج بیرونی خورشید (کرونا) به فضا گسیل می شود. این جریان پلاسما با سرعت های فوق صوت (معمولاً بین ۳۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتر بر ثانیه) در تمام جهات از خورشید دور می شود. منشأ باد خورشیدی در مناطقی از کرونا است که خطوط میدان مغناطیسی خورشید باز هستند و به ذرات باردار اجازه می دهند تا به راحتی فرار کنند مانند حفره های کرونا. فعالیت های انفجاری شدیدتر خورشید مانند شراره های خورشیدی (Solar Flares) و خروج جرم از تاج خورشیدی (Coronal Mass Ejections یا CMEs) می توانند باعث فوران های بزرگ و پرانرژی تری از ذرات باردار شوند که سرعت باد خورشیدی را به طور چشمگیری افزایش داده و چگالی آن را بیشتر می کنند. این طوفان های خورشیدی می توانند تأثیرات قابل توجهی بر محیط فضایی اطراف زمین داشته باشند و عامل اصلی پدیده هایی مانند طوفان های ژئومغناطیسی و شفق های قطبی شدیدتر هستند. ترکیب باد خورشیدی عمدتاً هیدروژن یونیزه شده (پروتون ها و الکترون ها) است اما مقادیر کمی از عناصر سنگین تر مانند هلیوم کربن نیتروژن اکسیژن نئون منیزیم سیلیسیوم و آهن نیز در آن وجود دارند که همگی به صورت یونیزه شده هستند.

شفق قطبی چگونه تشکیل می شود؟

فرآیند تشکیل شفق قطبی زمانی آغاز می شود که ذرات باردار پرانرژی باد خورشیدی به نزدیکی زمین می رسند. میدان مغناطیسی زمین این ذرات را به سمت مناطق قطبی هدایت می کند. هنگامی که این ذرات با سرعت های بالا (گاهی تا هزاران کیلومتر بر ثانیه) به جو فوقانی زمین در ارتفاع حدود ۱۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتری سطح زمین برخورد می کنند انرژی جنبشی خود را به اتم ها و مولکول های گازهای موجود در آنجا منتقل می کنند. این انتقال انرژی باعث می شود که الکترون های اتم های اکسیژن و نیتروژن به سطوح انرژی بالاتری برانگیخته شوند. اتم ها و مولکول های برانگیخته ناپایدار هستند و به سرعت تمایل دارند به حالت اولیه و پایدار خود بازگردند. هنگام بازگشت الکترون ها به مدارهای پایین تر و پایدارتر انرژی اضافی خود را به شکل فوتون که واحد بنیادی نور است ساطع می کنند. رنگ نوری که ساطع می شود به نوع اتم یا مولکول و سطح انرژی که الکترون از آن به سطح پایین تر باز می گردد بستگی دارد. میلیاردها میلیارد از این برخوردهای ذره-اتم در هر ثانیه در مناطق قطبی رخ می دهد و مجموع نور ساطع شده از آن ها پدیده شفق قطبی را به صورت نوارهای نورانی رقصان در آسمان شب ایجاد می کند. این فرآیند مشابه عملکرد لامپ های نئون است که در آن ها جریان الکتریکی باعث برانگیخته شدن اتم های گاز می شود و آن ها نور ساطع می کنند.

علت رنگ های مختلف شفق قطبی

رنگ های متنوع و خیره کننده شفق قطبی نتیجه مستقیم نوع اتم ها یا مولکول هایی است که توسط ذرات باردار باد خورشیدی برانگیخته می شوند و همچنین ارتفاعی که این برخوردها در آن رخ می دهند. هر گاز در جو زمین هنگامی که برانگیخته می شود و سپس به حالت اولیه باز می گردد نور با طول موج (رنگ) خاصی ساطع می کند. رایج ترین رنگ در شفق قطبی رنگ سبز مایل به زرد است که نتیجه برانگیختگی اتم های اکسیژن در ارتفاعات نسبتاً پایین تر (حدود ۱۰۰ تا ۲۴۰ کیلومتر) است. در ارتفاعات بالاتر (بالاتر از ۲۴۰ کیلومتر) اتم های اکسیژن می توانند نور قرمز ساطع کنند. این نور قرمز اغلب در بالای پرده های شفق قطبی دیده می شود. مولکول های نیتروژن نیز در تولید رنگ های شفق قطبی نقش دارند. هنگامی که مولکول های نیتروژن برانگیخته می شوند نور آبی یا بنفش ساطع می کنند به خصوص در ارتفاعات پایین تر (زیر ۱۰۰ کیلومتر). نیتروژن یونیزه شده نیز می تواند نور قرمز ساطع کند. ترکیب این رنگ های اصلی بسته به شدت فعالیت خورشیدی ارتفاع برخوردها و ترکیب دقیق گازهای موجود در آن لایه از جو می تواند طیف وسیعی از رنگ ها از جمله صورتی (ترکیبی از سبز و قرمز) سفید و حتی بنفش تیره را ایجاد کند. بنابراین رنگ شفق قطبی در واقع امضای نوری گازهای مختلف در جو زمین است که توسط انرژی دریافتی از خورشید فعال شده اند.

ارتفاع شَفَق قطبی

شفق های قطبی معمولاً در لایه های بالایی جو زمین که به یونوسفر معروف است رخ می دهند. ارتفاع دقیق وقوع شفق قطبی می تواند متفاوت باشد اما اغلب در محدوده ای بین ۱۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتر بالای سطح زمین دیده می شوند. با این حال بیشترین شدت و درخشندگی شفق قطبی معمولاً در ارتفاع حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلومتری رخ می دهد. در این ارتفاع چگالی اتمسفر به اندازه ای است که تعداد کافی اتم و مولکول برای برخورد با ذرات باردار وجود داشته باشد و در عین حال ذرات باردار ورودی انرژی کافی برای نفوذ تا این عمق را حفظ کرده باشند. رنگ های مختلف شفق نیز در ارتفاعات متفاوتی ظاهر می شوند؛ همانطور که پیش تر گفته شد نور سبز اکسیژن در ارتفاعات پایین تر (حدود ۱۰۰-۲۴۰ کیلومتر) و نور قرمز اکسیژن در ارتفاعات بالاتر (بالاتر از ۲۴۰ کیلومتر) دیده می شود در حالی که نورهای آبی و بنفش نیتروژن بیشتر در ارتفاعات پایین تر از ۱۰۰ کیلومتر شکل می گیرند. این ارتفاعات بسیار بالاتر از مسیر پروازی هواپیماهای تجاری (که معمولاً در حدود ۱۰ کیلومتر پرواز می کنند) و حتی بالاتر از قله بلندترین کوه ها هستند به همین دلیل شفق قطبی پدیده ای کاملاً آسمانی و دور از دسترس مستقیم ماست. اندازه گیری ارتفاع شفق قطبی معمولاً با استفاده از تکنیک های مثلث بندی از دو یا چند نقطه مشاهده همزمان انجام می شود.

دوره تناوب ظهور شفق های قطبی

ظهور و شدت شفق های قطبی ارتباط نزدیکی با چرخه فعالیت خورشیدی دارد. خورشید دارای یک چرخه فعالیت تقریباً ۱۱ ساله است که با تغییر در تعداد لکه های خورشیدی و سایر پدیده های خورشیدی مشخص می شود. در طول دوره حداکثر فعالیت خورشیدی (Solar Maximum) تعداد لکه های خورشیدی و فوران های خورشیدی مانند شراره ها و خروج جرم از تاج خورشیدی به اوج خود می رسد. این افزایش فعالیت منجر به گسیل مقادیر بیشتری از ذرات باردار پرانرژی به فضا می شود که در نتیجه باد خورشیدی قوی تر و طوفان های ژئومغناطیسی بیشتری را ایجاد می کند. طوفان های ژئومغناطیسی که نتیجه تعامل شدید باد خورشیدی با مگنتوسفر زمین هستند باعث افزایش نفوذ ذرات باردار به جو زمین در مناطق قطبی می شوند و در نتیجه شفق های قطبی درخشان تر گسترده تر و با احتمال بیشتری حتی در عرض های جغرافیایی پایین تر از حد معمول ظاهر می شوند. در مقابل در طول دوره حداقل فعالیت خورشیدی (Solar Minimum) فعالیت خورشید کاهش می یابد باد خورشیدی ضعیف تر می شود و تعداد شفق های قطبی و شدت آن ها نیز کمتر می شود. با این حال حتی در دوره حداقل خورشیدی نیز شفق قطبی رخ می دهد اما معمولاً محدود به عرض های جغرافیایی بسیار بالا و با شدت کمتر است. بنابراین بهترین زمان برای تماشای شفق های قطبی شدید و گسترده در طول دوره حداکثر فعالیت خورشیدی و چند سال پس از آن است که فعالیت های انفجاری خورشید به اوج خود می رسند.

بهترین زمان برای دیدن شفق قطبی

برای تماشای شفق قطبی دو عامل اصلی اهمیت دارند: تاریکی آسمان و فعالیت خورشیدی کافی. با توجه به اینکه شفق قطبی یک پدیده نوری در آسمان شب است تاریکی مطلق برای دیدن آن ضروری است. در مناطق قطبی در طول ماه های تابستان (حدود اردیبهشت تا مرداد) پدیده خورشید نیمه شب رخ می دهد و آسمان به طور کامل تاریک نمی شود حتی در نیمه شب. به همین دلیل با وجود اینکه ممکن است شفق قطبی در این ماه ها فعال باشد به دلیل روشنایی آسمان قابل مشاهده نیست. بهترین زمان از سال برای تماشای شفق قطبی در مناطق قطبی از اوایل پاییز تا اواخر بهار است یعنی تقریباً از شهریور یا مهر تا اسفند یا فروردین. در این دوره شب ها طولانی تر و تاریکی کامل فراهم است. اوج این فصل معمولاً در ماه های آذر دی و بهمن است که طول شب به حداکثر خود می رسد. علاوه بر تاریکی فعالیت خورشیدی نیز نقش مهمی دارد. همانطور که گفته شد شفق های قطبی با شدت بیشتری در طول حداکثر فعالیت خورشیدی و سال های نزدیک به آن رخ می دهند. با این حال حتی در سال های حداقل خورشیدی نیز می توان شفق قطبی را مشاهده کرد به خصوص در شب های پس از فوران های خورشیدی یا خروج جرم از تاج خورشیدی. بنابراین بهترین زمان ترکیبی از فصل تاریک سال و دوره های افزایش فعالیت خورشیدی است.

شفق قطبی چه زمانی رخ می دهد؟

شفق قطبی در طول شب رخ می دهد اما احتمال مشاهده آن در ساعات خاصی از شب بیشتر است. به طور کلی بیشترین فعالیت شفق قطبی معمولاً بین ساعت ۱۰ شب تا ۲ بامداد به وقت محلی منطقه مورد نظر است هرچند ممکن است در ساعات قبل و بعد از این بازه نیز دیده شود. این زمان بندی به موقعیت جغرافیایی و چرخش زمین نسبت به خورشید و میدان مغناطیسی آن بستگی دارد. نیمه شب مغناطیسی که زمانی است که ناظر در راستای خطی قرار می گیرد که قطب مغناطیسی زمین را به خورشید وصل می کند اغلب با بیشترین فعالیت شفق قطبی همراه است. این زمان معمولاً با نیمه شب محلی منطقه تفاوت دارد و ممکن است چند ساعت قبل یا بعد از آن باشد. علاوه بر این همانطور که پیشتر اشاره شد شفق قطبی در فصل های خاصی از سال که شب ها طولانی و تاریک هستند یعنی از شهریور/مهر تا اسفند/فروردین قابل مشاهده است. در داخل این فصل شب های صاف و بدون ابر بهترین فرصت را برای مشاهده فراهم می کنند زیرا پوشش ابری می تواند مانع دیدن این پدیده شود. بنابراین برنامه ریزی برای مشاهده شفق قطبی نیازمند در نظر گرفتن هم زمان از سال (فصل تاریک) و هم زمان از شب (اواخر شب تا اوایل صبح) و همچنین بررسی پیش بینی های فعالیت خورشیدی و شرایط آب و هوایی محلی است.

بهترین مکان برای دیدن شفق قطبی

بهترین مکان ها برای دیدن شفق قطبی مناطقی هستند که در داخل یا نزدیک به «کمربند شفق قطبی» (Auroral Oval) قرار دارند. این کمربند یک منطقه حلقوی شکل در اطراف قطب های مغناطیسی زمین است که در آن ذرات باردار به جو زمین نفوذ می کنند و باعث ایجاد شفق قطبی می شوند. در نیمکره شمالی این کمربند در عرض های جغرافیایی حدود ۶۵ تا ۷۲ درجه شمالی قرار دارد و شامل بخش هایی از کشورهای اسکاندیناوی (نروژ سوئد فنلاند) ایسلند گرینلند کانادای شمالی آلاسکا در ایالات متحده و بخش های شمالی روسیه است. شهرهایی مانند ترومسو کیرونا ریکیاویک فیربنکس و یلونایف از مقاصد محبوب برای تماشای شفق شمالی هستند. در نیمکره جنوبی کمربند شفق قطبی در عرض های جغرافیایی مشابهی در اطراف قطب جنوب قرار دارد. با این حال به دلیل اینکه بیشتر این مناطق پوشیده از اقیانوس یا خشکی های غیرقابل دسترس مانند قاره جنوبگان هستند تماشای شفق جنوبی (Aurora Australis) به مراتب دشوارتر است. با این حال از نقاطی مانند جنوب نیوزیلند تاسمانی در استرالیا و بخش های جنوبی آمریکای جنوبی (مانند پاتاگونیا و جزایر فالکلند) به خصوص در زمان اوج فعالیت خورشیدی می توان شفق جنوبی را مشاهده کرد. انتخاب مکان مناسب علاوه بر قرارگیری در عرض جغرافیایی مناسب نیازمند دوری از آلودگی نوری شهرها و داشتن آسمانی صاف و بدون ابر است.

شفق قطبی در کدام کشور رخ می دهد؟

همانطور که اشاره شد شفق قطبی عمدتاً در کشورهایی قابل مشاهده است که در عرض های جغرافیایی بالا قرار دارند و بخشی از آن ها در کمربند شفق قطبی واقع شده است. در نیمکره شمالی این کشورها شامل نروژ سوئد فنلاند ایسلند گرینلند (دانمارک) کانادا ایالات متحده (آلاسکا) و روسیه هستند. هر یک از این کشورها مقاصد متعددی برای تماشای شفق قطبی ارائه می دهند که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند. به عنوان مثال نروژ با سواحل شمالی و جزایر لوفوتن فنلاند با منطقه لاپلند و دهکده های شیشه ای سوئد با پارک ملی آبیسکو و هتل یخی ایسلند با طبیعت بکر و دسترسی نسبتاً آسان کانادا با مناطق وسیع و کم جمعیت شمالی و آلاسکا با شهرهایی مانند فیربنکس همگی فرصت های عالی برای تجربه این پدیده فراهم می کنند. انتخاب کشور و منطقه دقیق به عواملی مانند بودجه سفر زمان مورد نظر نوع تجربه دلخواه (مثلاً تماشای شفق در کنار فعالیت های زمستانی دیگر) و دسترسی بستگی دارد. آژانس های مسافرتی و تورهای تخصصی شفق قطبی نیز می توانند در انتخاب بهترین مقصد و زمان کمک کنند.

شفق قطبی در ایران

با عرض جغرافیایی ایران که عمدتاً بین ۲۵ تا ۴۰ درجه شمالی قرار دارد مشاهده شفق قطبی در آسمان ایران بسیار نادر و عملاً غیرممکن است. شفق قطبی به طور معمول در عرض های جغرافیایی بالاتر از ۶۰ درجه رخ می دهد. برای اینکه شفق قطبی در عرض های پایین تر مانند ایران دیده شود نیاز به یک طوفان ژئومغناطیسی بسیار شدید و غیرعادی است که باعث گسترش کمربند شفق قطبی به عرض های پایین تر شود. چنین رویدادهایی بسیار نادر هستند. آخرین باری که احتمالاً شفق قطبی در عرض های جغرافیایی نزدیک به ایران دیده شده مربوط به رویداد کارینگتون در سال ۱۸۵۹ بوده که یکی از شدیدترین طوفان های خورشیدی ثبت شده در تاریخ است و باعث شده شفق قطبی حتی در مناطق استوایی نیز مشاهده شود. با این حال از آن زمان تاکنون چنین رویدادی با این شدت تکرار نشده است. بنابراین با دانش فعلی و بر اساس فعالیت های طبیعی خورشید و زمین انتظار مشاهده شفق قطبی در آسمان ایران واقع بینانه نیست و علاقه مندان به تماشای این پدیده باید به مناطق قطبی یا نزدیک به آن ها سفر کنند.

مشاهده شفق قطبی با چشم

بله شفق قطبی قطعاً با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است اما شدت و ظاهر آن ممکن است بسته به میزان فعالیت شفق متفاوت باشد. هنگامی که فعالیت شفق قطبی قوی و شدید است (معمولاً با شاخص های پیش بینی بالا نشان داده می شود) نور آن بسیار درخشان و پویا است و به راحتی به صورت پرده ها یا نوارهای رنگی رقصان در آسمان دیده می شود. در این حالت رنگ ها به خصوص سبز و گاهی قرمز به وضوح با چشم قابل تشخیص هستند و حرکت سریع و موج دار نورها بسیار چشمگیر است. با این حال زمانی که فعالیت شفق قطبی ضعیف تر است ممکن است با چشم غیرمسلح به صورت نوار یا لکه ای کم نور مایل به سبز یا خاکستری و تقریباً بی حرکت در افق شمالی (در نیمکره شمالی) دیده شود. در این شرایط ممکن است تشخیص آن از ابرهای کم نور دشوار باشد و برای دیدن رنگ های واقعی یا جزئیات بیشتر استفاده از دوربین با نوردهی طولانی توصیه می شود زیرا سنسور دوربین قادر است نور بیشتری را در طول زمان جمع آوری کند و تصویری درخشان تر و رنگی تر از آنچه چشم می بیند ثبت کند. با این حال در اوج فعالیت تجربه تماشای شفق قطبی با چشم غیرمسلح بی نظیر است و هیچ عکسی نمی تواند پویایی و عظمت واقعی آن را به طور کامل به تصویر بکشد. برای بهترین تجربه مهم است که چشمان شما به تاریکی عادت کرده باشند (حداقل ۲۰-۳۰ دقیقه در تاریکی مطلق) و در مکانی کاملاً تاریک و دور از منابع نوری قرار داشته باشید.

وسایل مورد نیاز سفر برای تماشای شفق قطبی

سفر به مناطق قطبی برای تماشای شفق قطبی معمولاً در فصول سرد سال انجام می شود بنابراین آماده سازی مناسب از نظر پوشاک و تجهیزات بسیار مهم است تا تجربه لذت بخش و راحتی داشته باشید. دمای هوا در این مناطق می تواند بسیار پایین باشد بنابراین لباس های گرم و چند لایه ضروری هستند. لایه اول باید لباس زیر گرم (ترمال) باشد که رطوبت را از بدن دور کند. لایه میانی شامل پلیور یا لباس پشمی یا پلار برای عایق بندی است. لایه بیرونی باید شامل یک کاپشن ضد آب و ضد باد با عایق قوی باشد. شلوارهای گرم و ضد آب نیز لازم هستند. چکمه های عایق بندی شده و ضد آب برای محافظت از پاها در برابر سرما و رطوبت برف ضروری هستند. دستکش های گرم و ضد آب (ترجیحاً دو لایه یک لایه نازک تر برای انعطاف پذیری و یک لایه بیرونی ضخیم) و کلاهی که گوش ها را بپوشاند نیز از اهمیت بالایی برخوردارند. شال گردن یا باف گردن برای محافظت از صورت و گردن در برابر باد و سرما توصیه می شود. علاوه بر پوشاک همراه داشتن پاوربانک برای شارژ وسایل الکترونیکی (باتری ها در سرما سریع تر خالی می شوند) چراغ قوه کوچک با نور قرمز (برای حفظ دید در شب) و در صورت تمایل تجهیزات عکاسی (دوربین با قابلیت تنظیم دستی لنز واید سه پایه محکم ریموت شاتر و باتری اضافی) می تواند مفید باشد. همچنین یک کوله پشتی کوچک برای حمل وسایل شخصی و تنقلات گرم (مانند فلاسک چای یا قهوه) می تواند تجربه شما را دلپذیرتر کند.

مکان یابی برای تماشای شفق قطبی

انتخاب مکان مناسب در یک منطقه جغرافیایی با عرض بالا نقش حیاتی در افزایش شانس شما برای دیدن شفق قطبی دارد. حتی اگر در داخل کمربند شفق قطبی باشید نمی توانید آن را از هر جایی ببینید. اولین و مهم ترین فاکتور دوری از آلودگی نوری است. نورهای مصنوعی شهرها خیابان ها و ساختمان ها می توانند درخشندگی نسبی شفق قطبی را کاهش دهند و دیدن آن را به خصوص در زمان فعالیت کم دشوار یا غیرممکن کنند. بنابراین باید به مکانی خارج از شهر در محیطی روستایی یا طبیعی تاریک سفر کنید. دومین فاکتور داشتن دید باز به آسمان به خصوص در جهت شمال (برای شفق شمالی) یا جنوب (برای شفق جنوبی) است. از مکان هایی که توسط کوه ها درختان بلند ساختمان ها یا سایر موانع دید مسدود شده اند اجتناب کنید. یک دشت وسیع کنار دریاچه یا اقیانوس یا بالای یک تپه یا کوه با دید پانوراما به افق مکان های ایده آلی هستند. همچنین بررسی پیش بینی آب و هوایی منطقه بسیار مهم است. آسمان صاف و بدون ابر برای دیدن شفق قطبی ضروری است. حتی اگر فعالیت خورشیدی بالا باشد پوشش ابری می تواند مانع دیدن نورها شود. بنابراین پیش از رفتن به یک مکان از وضعیت ابرها مطلع شوید و در صورت امکان به مکانی با آسمان صاف تر حرکت کنید. مشورت با افراد محلی یا راهنماهای تورهای شفق قطبی که با منطقه آشنا هستند می تواند در انتخاب بهترین نقطه در شب مورد نظر بسیار کمک کننده باشد.

زمانبندی برای تماشای شفق قطبی

علاوه بر انتخاب فصل مناسب (پاییز و زمستان) و ساعات مناسب شب (اواخر شب تا اوایل صبح) زمانبندی موفق برای تماشای شفق قطبی شامل پیگیری پیش بینی ها و داشتن صبر و انعطاف پذیری است. شفق قطبی پدیده ای ذاتاً غیرقابل پیش بینی است و حتی با بهترین پیش بینی ها هیچ تضمینی برای دیدن آن وجود ندارد. بنابراین اختصاص دادن چند شب متوالی به تماشای شفق شانس شما را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. بسیاری از کارشناسان توصیه می کنند حداقل ۳ تا ۷ شب در منطقه بمانید تا احتمال دیدن شفق قطبی در یک شب با آسمان صاف و فعالیت مناسب خورشیدی بالا برود. پیگیری پیش بینی های فعالیت شفق قطبی که معمولاً به صورت شاخص Kp یا سایر مقیاس ها ارائه می شوند می تواند به شما کمک کند شب هایی با احتمال بالاتر را شناسایی کنید. این پیش بینی ها معمولاً برای چند روز آینده در دسترس هستند. همچنین بررسی پیش بینی آب و هوا برای اطمینان از آسمان صاف در شب مورد نظر حیاتی است. در شب هایی که پیش بینی مساعد است آماده باشید که تا دیروقت بیدار بمانید و در فضای باز منتظر بمانید. شفق قطبی ممکن است به صورت ناگهانی ظاهر شود برای چند دقیقه یا ساعت ادامه یابد و سپس ناپدید شود. صبر و هوشیاری کلید موفقیت در تماشای این پدیده است. برخی تورها و اقامتگاه ها خدمات هشدار شفق قطبی را ارائه می دهند که در صورت شروع فعالیت به شما اطلاع می دهند.

پیش بینی شفق قطبی

پیش بینی شفق قطبی به ویژه با جزئیات دقیق زمان و مکان ظهور آن یک علم پیچیده است و هنوز هم با عدم قطعیت هایی همراه است. با این حال دانشمندان و سازمان های فضایی مانند ناسا و اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) در ایالات متحده با پایش مداوم فعالیت های خورشیدی و شرایط محیط فضایی پیش بینی هایی را ارائه می دهند که می تواند به علاقه مندان در برنامه ریزی کمک کند. این پیش بینی ها بر اساس داده های جمع آوری شده از ماهواره هایی که باد خورشیدی را قبل از رسیدن به زمین اندازه گیری می کنند و همچنین مدل های کامپیوتری تعامل باد خورشیدی با مگنتوسفر زمین انجام می شوند. دقت پیش بینی ها معمولاً با نزدیک شدن به زمان مورد نظر افزایش می یابد. پیش بینی های بلندمدت (چند هفته یا ماه آینده) عمدتاً بر اساس چرخه ۱۱ ساله خورشیدی و احتمال طوفان های بزرگ خورشیدی است. پیش بینی های کوتاه مدت (چند ساعت تا چند روز آینده) بر اساس مشاهده مستقیم باد خورشیدی و شرایط مگنتوسفری فعلی است. ابزار اصلی برای پیش بینی شاخص های فعالیت ژئومغناطیسی مانند شاخص Kp است که شدت اختلال در میدان مغناطیسی زمین را در مقیاس صفر تا نه نشان می دهد. شاخص Kp بالاتر نشان دهنده فعالیت بیشتر شفق قطبی و احتمال مشاهده آن در عرض های جغرافیایی پایین تر است.

شاخص های پیش بینی شفق قطبی

مهم ترین شاخص مورد استفاده برای پیش بینی فعالیت شفق قطبی شاخص Kp است. این شاخص یک مقیاس جهانی است که سطح فعالیت ژئومغناطیسی را بر اساس داده های جمع آوری شده از شبکه ای از مغناطیس سنج ها در سراسر جهان اندازه گیری می کند و عددی بین ۰ تا ۹ را نشان می دهد. عدد ۰ نشان دهنده فعالیت بسیار کم ژئومغناطیسی و شفق قطبی ضعیف یا نامرئی است در حالی که عدد ۹ نشان دهنده یک طوفان ژئومغناطیسی شدید و شفق قطبی بسیار درخشان و قابل مشاهده در عرض های جغرافیایی پایین است. برای مشاهده شفق قطبی در مناطق نزدیک به کمربند شفق (مانند شمال اسکاندیناوی یا آلاسکا) شاخص Kp حدود ۳ یا ۴ معمولاً کافی است. برای دیدن شفق در عرض های جغرافیایی کمی پایین تر نیاز به شاخص Kp بالاتر مثلاً ۵ یا ۶ است. شاخص های دیگری نیز وجود دارند که جزئیات بیشتری درباره باد خورشیدی و شرایط مگنتوسفری ارائه می دهند مانند سرعت و چگالی باد خورشیدی و جهت میدان مغناطیسی بین سیاره ای (IMF) به خصوص مؤلفه Bz. اگر Bz منفی باشد (به سمت جنوب) احتمال اتصال مجدد میدان های مغناطیسی خورشید و زمین افزایش یافته و ذرات باردار بیشتری وارد مگنتوسفر می شوند که منجر به فعالیت شفق قطبی قوی تر می شود. بسیاری از وب سایت ها و اپلیکیشن های تخصصی پیش بینی شفق قطبی این شاخص ها را به همراه نقشه هایی از محل احتمالی ظهور شفق قطبی نمایش می دهند.

شفق قطبی در سیارات دیگر

پدیده شفق قطبی منحصر به زمین نیست و در سیارات دیگری در منظومه شمسی که دارای میدان مغناطیسی و جو هستند نیز مشاهده می شود. سیارات گازی بزرگ مانند مشتری زحل اورانوس و نپتون همگی دارای میدان های مغناطیسی بسیار قوی تر از زمین هستند و شفق های قطبی بسیار درخشان و وسیعی دارند. شفق های مشتری که به وضوح توسط تلسکوپ هایی مانند هابل دیده شده اند بسیار قدرتمند هستند و علاوه بر باد خورشیدی تحت تأثیر فعالیت های آتشفشانی قمر آیو (Io) نیز قرار دارند که پلاسمای غنی به مگنتوسفر مشتری تزریق می کند. زحل نیز شفق های قطبی درخشانی دارد که اغلب در طیف فرابنفش مشاهده می شوند. حتی سیارات بدون میدان مغناطیسی درونی قوی مانند مریخ و زهره نیز می توانند شفق قطبی داشته باشند. در مریخ شفق ها معمولاً در مناطقی با میدان های مغناطیسی محلی پوسته رخ می دهند. در زهره که جو بسیار چگالی دارد اما میدان مغناطیسی سراسری ندارد باد خورشیدی مستقیماً با جو فوقانی آن تعامل می کند و باعث ایجاد شفق های گسترده ای می شود که گاهی تمام سیاره را می پوشانند. مطالعه شفق های قطبی در سیارات دیگر به دانشمندان کمک می کند تا فرآیندهای فیزیکی مشابه را در محیط های مختلف سیاره ای درک کنند و اطلاعات بیشتری درباره جو مگنتوسفر و تعامل آن ها با بادهای ستاره ای کسب کنند.

حقایقی در مورد شفق قطبی

شفق قطبی پدیده ای پر از شگفتی و حقایق جالب است. یکی از حقایق کمتر شناخته شده این است که شفق قطبی می تواند صدا تولید کند هرچند این موضوع همچنان مورد بحث و تحقیق است. برخی افراد در شرایط بسیار آرام و ساکت صداهایی مانند خش خش کلیک یا سوت کم صدا را همزمان با ظهور شفق های بسیار قوی گزارش کرده اند. این صداها احتمالاً نه از خود نور بلکه از پدیده های الکتریکی مرتبط در ارتفاعات پایین تر ناشی می شوند. حقیقت دیگر این است که شفق قطبی بسیار پویا و سریع است؛ گاهی اوقات می تواند با سرعت صدها کیلومتر بر ثانیه در آسمان حرکت کند و شکل خود را تغییر دهد که تماشای آن با چشم غیرمسلح را بسیار هیجان انگیز می کند. انرژی آزاد شده در یک نمایش شفق قطبی قوی می تواند معادل انرژی مصرفی یک شهر بزرگ در چند هفته باشد. شفق قطبی نه تنها در شب دیده می شود بلکه در طول روز نیز فعال است اما به دلیل روشنایی خورشید قابل مشاهده نیست. همچنین شفق قطبی در هر دو قطب شمال و جنوب به طور همزمان رخ می دهد و معمولاً در دو نیمکره تصویر آینه ای از یکدیگر هستند که نشان دهنده ارتباط آن ها با خطوط میدان مغناطیسی جهانی زمین است. با وجود زیبایی و درخشندگی شفق قطبی کاملاً بی خطر است و تماشای آن از روی زمین هیچ آسیبی به انسان نمی رساند هرچند طوفان های خورشیدی شدید که باعث شفق های قوی می شوند می توانند بر زیرساخت های فناورانه مانند شبکه های برق و ماهواره ها تأثیر بگذارند.

افسانه ها درباره شفق قطبی

پدیده شفق قطبی با زیبایی و رمز و راز خود از دیرباز الهام بخش فرهنگ ها و افسانه های مختلف در میان اقوامی بوده که در عرض های جغرافیایی بالا زندگی می کنند. این نورهای رقصان در آسمان شب در غیاب دانش علمی مدرن به شیوه های گوناگونی تفسیر شده اند. برخی قبایل بومی در آمریکای شمالی مانند اسکیموها شفق قطبی را رقص ارواح مردگان می دانستند که در آسمان بازی می کنند یا پیام هایی از دنیای دیگر می فرستند. برخی دیگر معتقد بودند که این نورها حاصل بازتاب نور از نیزه های ارواح یا آتش بازی خدایان هستند. در فرهنگ نورس و وایکینگ ها شفق قطبی گاهی به عنوان پل بیفروست (Bifrost) پل رنگین کمان که دنیای انسان ها (میدگارد) را به قلمرو خدایان (آسگارد) متصل می کند تفسیر می شد. برخی افسانه های فنلاندی شفق قطبی را نتیجه روباه آتشین می دانستند که با دم خود برف ها را به آسمان پرتاب می کند و جرقه های آن شفق را می سازند. در برخی فرهنگ های دیگر این پدیده به عنوان نشانه ای شوم یا نبرد در آسمان تلقی می شد. این افسانه ها نه تنها تلاش انسان های اولیه برای درک پدیده های طبیعی ناشناخته را نشان می دهند بلکه جایگاه ویژه ای که شفق قطبی در تصورات و باورهای آن ها داشته است را نیز منعکس می کنند. امروزه با وجود درک علمی ما از شفق قطبی این پدیده همچنان هاله ای از رمز و راز و شگفتی را در خود حفظ کرده است.

نورهای شمالی و جنوبی

همانطور که در بخش های قبلی اشاره شد شفق قطبی در هر دو نیمکره زمین رخ می دهد و نتیجه فرآیندهای فیزیکی مشابهی است. شفق قطبی در نیمکره شمالی به طور خاص «شفق شمالی» یا «آرورا بوریالیس» (Aurora Borealis) نامیده می شود و در نیمکره جنوبی «شفق جنوبی» یا «آرورا استرالیس» (Aurora Australis). دلیل این نامگذاری دوگانه موقعیت جغرافیایی مشاهده آن ها در نزدیکی قطب های مغناطیسی شمال و جنوب است. نورهای شمالی در کشورها و مناطق شمالی مانند کانادا آلاسکا گرینلند ایسلند نروژ سوئد فنلاند و روسیه قابل مشاهده هستند. نورهای جنوبی در عرض های جغرافیایی بالای نیمکره جنوبی دیده می شوند. با این حال به دلیل اینکه بخش های زیادی از عرض های جغرافیایی بالای جنوبی پوشیده از اقیانوس یا قاره جنوبگان است که دسترسی به آن دشوار است تماشای شفق جنوبی به مراتب کمتر از شفق شمالی رایج است. با این حال از جنوب نیوزیلند تاسمانی بخش های جنوبی شیلی و آرژانتین و جزایر جنوبگان می توان شفق جنوبی را مشاهده کرد. هرچند نام ها و مکان های مشاهده آن ها متفاوت است اما ماهیت فیزیکی هر دو پدیده یکسان است: تعامل ذرات باردار باد خورشیدی با جو زمین در نزدیکی قطب های مغناطیسی. اغلب فعالیت شفق قطبی در هر دو نیمکره به طور همزمان افزایش یا کاهش می یابد زیرا هر دو به یک رویداد خورشیدی مشخص واکنش نشان می دهند و خطوط میدان مغناطیسی زمین دو قطب را به هم متصل می کنند و ذرات را به طور متقارن هدایت می کنند.

آیا شفق قطبی خطرناک است؟

خیر شفق قطبی پدیده ای کاملاً بی خطر برای انسان های روی زمین است و تماشای آن هیچ ضرری ندارد. نور آن ضعیف تر از آن است که به چشم آسیب برساند.

بهترین راه برای به حداکثر رساندن شانس دیدن شفق های شمالی چیست؟

بهترین راه سفر به منطقه ای در کمربند شفق قطبی (عرض های بالا) در فصل تاریک سال (پاییز و زمستان) دوری از آلودگی نوری و پیگیری پیش بینی های شفق قطبی و آب و هوایی برای یافتن شب های صاف و با فعالیت بالاست.

آیا شفق قطبی از فضا قابل مشاهده است؟

بله شفق قطبی به وضوح از فضا و از ایستگاه فضایی بین المللی قابل مشاهده است و منظره ای فوق العاده از بالا ارائه می دهد که وسعت واقعی این پدیده را نشان می دهد.

آیا شفق قطبی در قطب جنوب نیز قابل مشاهده است؟

بله شفق قطبی در قطب جنوب نیز رخ می دهد و به آن شفق جنوبی یا آرورا استرالیس می گویند. اما به دلیل دسترسی سخت تر به مناطق جنوبی تماشای آن کمتر رایج است.