up
Search      menu
اقلیم و هواشناسی :: مقاله شفق قطبي PDF
QR code - شفق قطبي

شفق قطبي

در عرضهاي بالاي زمين ، آسمان شب ، بصورت درخشاني به شکل متحرک روشن مي شود که شفق قطبي ناميده مي شود. آنها شفاف هستند و مي توان ستاره ها را از داخل آنها مشاهده کرد. اغلب نور آنها به قدري مي درخشد که مي توان نوشتجات را خواند و رنگ آنها هميشه سبز مايل به زرد نيست. شفق قطبي شمالي و شفق قطبي جنوبي را مي توان در هر شب روشن مشاهده کرد و شدت نور آنها متغير بوده و تابع تعدادي پارامتر است. راه شيري توسط يک شفق قطبي روشن ، ديده نمي شود.
همچنين آشکار است که شفق قطبي به هنگام روز بوجود مي آيد، بطوري که نور آن همواره در اتمسفر عرضهاي بالا انتشار مي يابد. وجود شفق قطبي چندين قرن است که مورد شناسايي قرار گرفته است. در اوايل تصور مي شد که شفق قطبي ناشي از بازتاب نور خورشيد توسط يخهاي فطبي است. نظريه ديگري عبارت از روشن شدن آسمان توسط خدايان بوده است. امروزه نظريه ذرات باردار شتاب دار مسئول اين پديده شناخته شده اند.
شفق قطبي چگونه تشکيل مي شود؟
نيروهاي لورنتس که موجب انحراف مسير الکترونها در ميدان هاي مغناطيسي مي شود در بسياري از پديده هاي طبيعي تجلي مي يابند و فقط با ياري گرفتن از اين نيروها توضيح آنها ممکن است. يکي از تماشايي ترين و با شکوهترين پديده ها از اين نوع شفق قطبي است، که مشخصه عرضهاي جغرافيايي بالا , نزديکيهاي شمال يا جنوب مدار قطبي است. پديده شگفت آور و زيبايي که در طول شب قطبي طولاني در آسمان ديده مي شود.
آسمان تابان مي شود و نقشهايي با رنگها و شکلهاي گوناگون ديده مي شود. گاهي داراي شکل کمان يکنواخت ، ساکن يا تپنده است و گاهي عبارت است از شمار زيادي پرتو با طول موجهاي متفاوت ، که مانند پرده ها و نوارها بازي مي کنند و پيچ و تاب مي خورند. رنگ تاباني از سبز مايل به زرد به سرخ و بنفش مايل به خاکستري تغيير مي کند. طبيعت و منشأ شفقهاي قطبي زمان درازي به کلي پوشيده مانده بود. تا اينکه به تازگي براي اين راز توضيح رضايت بخشي پيدا شد.
● ارتفاع شفقهاي قطبي
قبل از همه ، دانشمندان موفق شدند ارتفاعي را که شفقهاي قطبي ظاهر مي شوند، تعيين کنند. به اين منظور از يک تاباني از دو نقطه به فاصله چند ده کيلومتر از يکديگر عکس گرفتند. به کمک چنين عکسهايي ثابت کردند که شفقهاي قطبي در ارتفاع ۸۰ تا ۱۰۰ کيلومتري بالاي زمين (بيشتر اوقات در ارتفاع ۱۰۰ کيلومتر) ظاهر مي شوند. به اين ترتيب دريافتند که شفقهاي قطبي تاباني گازهاي رقيق موجود در جو زمين هستند، که تا اندازه اي به تاباني در لامپ هاي تخليه گاز شبيه مي باشند.
● دوره تناوب ظهور شفق هاي قطبي
رابطه جالب بين شفقهاي قطبي و پديده هاي ديگر روشن است. شفقهاي قطبي با دوره هاي متفاوت مشاهده مي شوند. اختلاف دوره هاي شفق قطبي بعضي اوقات به چندين سال مي رسد. مشاهدات چندين ساله آشکار ساخته اند که دوره هاي زيادي ماکزيمم شفقهاي قطبي بطور مرتب در ۱۱.۵ سال تکرار مي شوند . در طول اين مدت ، شماره شفقهاي قطبي نخست سال به سال کاهش مي يابد و سپس شروع مي کند به زياد شدن تا مقدار آن در ۱۱.۵ سال از نو به ماکزيمم مي رسد.
● ساير پديده هاي زيباي جوي
مشاهده سطح خورشيد ، از خيلي پيش ، وجود لکه هاي تار و نامنظمي را روي قرص آن آشکار ساخته اند که اغلب شکل و جايشان عوض مي شود، معلوم شده است که تعداد و مساحت کل اين لکه ها از سالي به سال ديگر ، نه به طور کاتوره اي بلکه با همان دوره ۱۱.۵ سال , تغيير مي کنند . در اين فرايند , ماکزيمم لکه هاي خورشيدي ، يا فعاليت خورشيدي ماکزيمم ، همزمان با شفق قطبي ماکزيمم عارض مي شوند و نابودي آنها نيز با هم هماهنگ مي باشد.
تعداد توفانهاي مغناطيسي به ماکزيمم خود مي رسد. در سالهاي اخير رابطه مشابهي بين فعاليت خورشيدي (تعداد لکه هاي خورشيدي) و شرايط انتشار امواج راديويي در لايه هاي بالاي جو اثبات شده است. بنابراين مسأله ، علاوه بر معناي نظري محض ، اهميت عملي نيز پيدا کرده است.
● فرضيه بيرکلند در مورد لکه هاي خورشيدي
بيرکلند (B. Birkeland) دانشمند نروژي با مقايسه نتايج اخير اين فرضيه را مطرح کرد که لکه هاي خورشيدي ناحيه هايي هستند که آنها باريکه هاي ذرات باردار (الکترونها) به داخل فضاي اطراف گسيل مي شوند. اين ذرات با رسيدن به لايه هاي بالاي جو زمين ، از طريق برخوردهاي الکترون در اين لايه ها ، مشابه تخليه گاز در لوله ، گازها را به تاباني وا مي دارند. اين الکترونها همچنين روي ميدان مغناطيسي زمين و شرايط انفجار امواج راديويي مجاور زمين اثر مي گذارند.
اگر نظريه بيرکلند درست باشد، چرا شفقهاي قطبي در عرضهاي بالا ، يعني در نواحي نزديک به قطبها مشاهده مي شوند؟ در صورتي که مي دانيم پرتوهاي خورشيد تمام سطح زمين را روشن مي کنند. پاسخ اين پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژي ديگر پيدا کرد. ذرات باردار گسيل شده از خورشيد به جو زمين مي رسند و به درون ميدان مغناطيسي آن نفوذ مي کنند. در آنجا نيروي لورنتس بر آنها اثر مي کند و آنها را از مسير اوليه خود منحرف مي سازد. استرمر محاسبات رياضي پيچيده اي انجام داد و مسير اين الکترونها را در ميدان مغناطيسي زمين حساب کرد. او نشان داد که ذرات باردار منحرف شده توسط ميدان مغناطيسي زمين ، به يقين فقط به نواحي قطبي کره زمين وارد مي شوند.
اين نظريه که در انحراف ذرات باردار در ميدان مغناطيسي زمين نيروي لورنتس را به حساب مي آورند، با شمار زيادي از نتايج آزمايشگاهي به خوبي همخواني دارد و در حال حاضر پذيرش همگاني يافته است. هر چند به تازگي براي توضيح کمي تمامي اين ديدگاه دشواريهايي بروز کرده است.

● باد خورشيدي و ميدان مغناطيسي زمين باد خورشيدي حاصل پرتاب مواد با دماي زياد از قسمت تاج خورشيد است . سرعت باد هاي خورشيدي متفاوت مي باشد و سرعت متوسط ...

باد خورشيدي دانشمندان قرن نوزدهم، خورشيد را سرچشمه جويباري از ذرات ابرگونه‌اي که در فضاي بين سيارات روان است، تصور مي‌کردند و مي‌گفتند که پديده‌هايي م ...

● باد خورشيدي دماي ذرات باد خورشيدي در نزديکي هاي زمين چيزي حدود ۱۰۰۰۰۰ کلوين است. به اين ترتيب ظاهراً زمين در لفافي از ذرات بسيار گداخته، و بسيار رقي ...

شفق قطبي چيست و چگونه تشكيل مي شود؟ نيروهاي لورنتس كه موجب انحراف مسير الكترونها در ميدان هاي مغناطيسي مي شود در بسياري از پديده هاي طبيعي تجلي مي ياب ...

● فرايند هاي شيميايي منجر شونده به کاهش اوزون قطبي در حال حاضر پذيرفته شده است که ترکيبات کلرين و برمين در اتمسفر باعث کاهش اوزون بر روي قطب شمال وجنو ...

شفق قطبي چيست و چگونه تشكيل مي شود؟ نيروهاي لورنتس كه موجب انحراف مسير الكترونها در ميدان هاي مغناطيسي مي شود در بسياري از پديده هاي طبيعي تجلي مي ياب ...

بشر همواره به دنبال حل مشکلاتي است که خود به وجود آورده است. يکي از اين مشکلات مهم که امروزه بيشتر محققان را به تفکر واداشته است، گرم شدن کره زمين مي ...

● مقدمه ▪ گرم شدن زمين اين پديده عبارتست از تغيير زمين در اثر فعاليتهاي بشري که با تغييرات طبيعي آن متفاوت است در طول ۱۰۰ سال گذشته کره زمين بطور غير ...

دانلود نسخه PDF - شفق قطبي