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

شفق هاي قطبي

● 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 رقيق پوشيده شده است.
● ويژگي هاي باد خورشيدي
باد خورشيدي به طور پيوسته و با سرعت بين ۲۰۰ تا ۹۰۰ کيلومتر در ثانيه در فضاي ميان سيارات مي وزد (رقم بين ۴۰۰ تا ۵۰۰ کيلومتر در ثانيه را مي توان سرعت متوسط بادهاي خورشيدي محسوب داشت) و ذراتي که به وسيله باد خورشيدي حمل مي شوند حدود ۴ تا ۵ روز وقت لازم دارند تا به زمين برسند. باد خورشيدي شامل تعدادي الکترون و پروتون همراه با مقدار کمي يون هاي سنگين مي باشند. مهم ترين ذرات باد خورشيدي در فاصله خورشيد تا زمين را ذرات آلفا (هسته هليوم) تشکيل مي دهند که حدود ۴ تا ۵ درصد مجموع ذرات را به خود اختصاص داده اند. تراکم متوسط اين ذرات چيزي حدود در متر مکعب است که اين رقم با فاکتوري معادل بيش از صد در تغيير است. (به طور مثال تراکم ذرات مزبور در سطح درياي زمين برابردر مترکعب مي باشد.)
دماي ذرات باد خورشيدي در نزديکي هاي زمين چيزي حدود ۱۰۰۰۰۰ کلوين است. با اين ترتيب ظاهراً زمين در لفافي از ذرات بسيار گداخته، و بسيار رقيق پوشيده شدهاست. اين وضعيت نشان مي دهد که خورشيد از جرم خود حدود ۱۰۰۰ ميليون کيلوگرم در ثانيه مي کاهد و آن را به پديده اي به نام باد خورشيدي مبدل مي سازد. با اين روند مدتي معادلسال وقت لازم است تا تمام جرم خورشيد بر باد رود! جالب اين جاست که اين مدت تقريباً ۱۰۰۰۰ بار طولاني تر از مدت زمان آغاز پيدايش و فعاليت خورشيد تا زمان حاضر است.
ذراتي از تاج خورشيدي جدا گرديده و از هر سو در فضاي بين سيارات به حرکت در مي آيند و پديده اي را به نام «باد خورشيدي» به وجود مي آورند.
شفق هاي قطبي
شفق هاي قطبي يکي از طبيعي ترين و زيباترين پديده هاي جو زمين است. پديده مزبور عبارت از ذرات بارداري هستند که از خورشيد به سوي لايه هاي زيرين جو زمين سرازير مي شوند و روشني هايي را که کلاً شفق هاي قطبي نام دارند پديد مي آورند.
شفق قطبي يا نورهاي قطبي، به بهترين صورت از حدود عرض جغرافيايي دايره ي اقيانوس منجمد شمالي (يا منجمد جنوبي) ديده مي شود. نورهاي قطبي درست همانند تابش هاي رنگي در آسمان هستند. نورهاي قطبي در اثر الکترون هايي که در طول خطوط نيروي ميدان مغناطيسي زمين حلقه مي زنند، به وجود مي آيند. اين حلقه هاي الکتروني وارد جو زمين مي شوند و باعث مي گردند که گازهاي رقيقي که در ارتفاعات بالاي جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلورسنت بدرخشند.
اين الکترو ن ها عمدتاً از خورشيد مي رسند و تعداد آنها بستگي به فعاليت خود خورشيد دارد. وقتي که سطح خورشيد خيلي فعال باشد، ما نورهاي قطبي بيشتري را مشاهده مي کنيم تا زماني که خورشيد آرام تر است.
نور قطبي مي تواند شکل هاي مختلفي داشته باشد. بعضي وقت ها شبيه به پرده ي آويزان، يا نورهاي متحرک و يا پرتوهاي نور است. رنگ آن نيز تغيير مي کند ولي بيشتر مواقع داراي سايه ي سبز يا صورتي است.
شفق ها مانند پرده هايي عظيم به طول صدها کيلومتر از نورهاي رنگي هستند در موارد نادر شفق قطبي ممکن است سراسر آسمان مرئي، از افق تا سمت الراس را بپوشاند. شکل شفق قطبي سخت متاثر از ميدان مغناطيسي زمين است، امتداد حرکت ذرات خورشيدي را، در چندين هراز کيلومتر آخر، ميدان مغناطيسي زمين هدايت مي کند.
● دوره تناوب ظهور شفق هاي قطبي
مشاهدات چندين ساله آشکار ساخته اند که دوره هاي مشاهده شفق هاي قطبي به طور مرتب در ۵ ۱۱ سال تکرار مي شوند. در طول اين مدت، شماره شفق هاي قطبي نخست ، سال به سال کاهش مي يابد و سپس شروع مي کند به زياد شدن تا مقدار آن در ۵ ۱۱ سال از نو به ماکزيمم مي رسد.
● يک پرسش و يک پاسخ
چرا شفق هاي قطبي در عرض هاي بالا، يعني در نواحي نزديک به قطب ها 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 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 ميدان مغناطيسي زمين 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 الکترون ها 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.
شفق هاي قطبي تصاوير آيينه اي نيستند
در کتاب هاي عمومي نجومي چنين آمده است که شفق هاي قطبي در اطراف هر دو قطب مغناطيسي زمين، تصاوير قرينه آيينه اي ايجاد مي کننند. اما به نظر مي رسد که چنين نيست. گروهي ، با استفاده از فضاپيماي Polar and Image متعلق به ناسا براي نخستين بار، بيضي هاي شفق قطبي را در آسمان نيمکره شمالي و جنوبي همزمان تحت نظر گرفتند. اين دو حلقه نور، بسيار مشابه بودند اما دوام يکساني نداشتند. اين گروه، اين تفاوت را از يک طرف ناشي از انحراف محور مغناطيسي زمين نسبت به جهت باد خورشيدي و از طرف ديگر ناشي از برآمدگي ها و فرورفتگي هاي ميدان مغناطيسي زمين دانسته اند.
شفق هاي قطبي در ديگر سيارات
فضاپيماهاي ويجر وجود شفق هاي مشابهي را در عرض هاي ۷۸ تا ۸۰ درجه ي شمالي و جنوبي جو مشتري و کيوان نشان مي دهند.
اندازه تابناکي شفق هاي قطبي را بر حسب واحدي به نام ري لي (Rayleigh) اندازه مي گيرند. هر «ري لي» برابر است با صد هزار فوتون بر سانتي متر مربع در ثانيه. معمولاً شفق هايي با تابناکي هزار «ري لي» مرئي بوده و پديده اي هميشگي در شب هاي آسمان نواحي قطبي به شمار مي آيد.
بررسي ها نشان داده که شفق هاي جو مشتري نيرومندتر از شفق هاي زميني هستند و درخشش آنها به ۶۰ هزار ري لي مي رسد. و هم چنين درخشندگي شفق هاي کيوان به ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ بالغ مي گردد.
● طيف رنگ هاي موجود در شفق هاي قطبي
نيتروژن حجم عمده اي از گازهاي موجود در جو زمين مي باشد. اکسيژن، هيدروژن و هليوم نيز با درصدهاي متفاوتي در جو زمين وجود دارند. علت تغيير رنگ «شفق هاي قطبي» بستگي به گازي دارد که ذرات باردار «باد خورشيدي» به آنها برخورد مي کنند و آن ها را وادار به تابش فوتون مي کنند. طبق قوانين فيزيکي براي بر انگيخته شدن يک الکترون در هسته اتم، نياز به صرف انرژي مي باشد. الکترون با گرفتن انرژي برانگيخته مي شود و از مداري به مدار بالاتر مي رود. در بازگشت از مدار بالاتر به مدار اوليه الکترون انرژي اي را که گرفته بود به صورت انرژي تابش بر مي گرداند. که طول موج اين نور براي هر اتم مقداري منحصر به فرد است، و يکي از راه هاي تشخيص اتم ها به دست آوردن طول موج هاي الکترون هاي آنها ست وقتي که برانگيخته مي شوند. در «شفق هاي قطبي» نيز قضيه به همين شکل مي باشد. ذرات باردار «باد خورشيدي»، عناصر موجود در جو زمين را برانگيخته مي کنند و هر کدام از عناصر بنا به ماهيت خود طول موجي از خود تابش مي کنند، که داراي رنگ هاي مختلفي 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 ...

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 ...

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 ...

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 هاي قطبي