نمایش مبدأ برای شفق قطبی

[[پرونده:Aurora in Russia.jpg|چپ|بندانگشتی|پدیدهٔ شفق قطبی]]
[[پرونده:Aurora borealis over Eielson Air Force Base, Alaska.jpg|چپ|بندانگشتی|پدیدهٔ شفق قطبی در [[گرینلند]].]]
'''شَفَق قُطبی''' (Aurora) یکی از پدیده‌های جوی [[کرهٔ زمین]] است. شفق قطبی پدیدهٔ ظهور نورهای رنگین و متحرک در آسمان شب است و معمولاً در عرض‌های نزدیک به دو قطب زمین بر اثر برخورد ذرات باردارِ بادِ خورشیدی و [[یونش|یونیزه شدن]] مولکول‌های موجود در یون‌سپهر ([[یونوسفر]]) زمین به وجود می‌آید.

شفق‌های قطبی نورهای زیبایی‌اند  که به‌طور طبیعی در آسمان دیده می‌شوند و معمولاً در شب و در عرض‌های جغرافیایی قطبی به چشم می‌خورند. آن‌ها در یونوسفر تشکیل می‌شوند و در سپیده‌دم قطبی رویت پذیرند. به شفق قطبی شفوق هم می‌گویند در [[عرض جغرافیایی]] [[قطب شمال]] به آن‌ها شفق‌های شمالی نیز گفته می‌شود که در سال ۱۶۲۱ توسط [[پیر گاسندی]] روی این پدیده طبیعی نهاده شد. به شفق‌های قطبی، نور قطب شمال هم گفته می‌شود زیرا آن‌ها غالباً در [[نیم‌کره شمالی|نیم کرهٔ شمالی]] دیده می‌شوند و هرقدر به قطب شمال نزدیک می‌شوید با توجه به مجاورت با قطب مغناطیسی شمالی زمین احتمال بیشتری می‌رود که بتوانید آن‌ها را ببینید. برای نمونه، در شمال [[شبه جزیره اسکاندیناوی]]، [[ایسلند]]، [[گرینلند]] و همین طور در [[آلاسکا]] و [[سوییس]] و شهرهای شمالی [[کانادا]] و [[روسیه]] امکان رویت آن‌ها بسیار زیاد است.

شفق‌های قطبی در نزدیکی قطب مغناطیسی شمالی ممکن است خیلی بالا باشد ولی در افق شمالی به صورت سبز برافروخته و در صورت [[طلوع خورشید]] به صورت سرخ کمرنگ دیده می‌شود. شفق‌های قطبی معمولاً از سپتامبر تا اکتبر و از مارس تا آوریل روی می‌دهند. برخی از قبایل کانادایی به این پدیده رقص ارواح می‌گویند. شفق قطبی در طول [[چرخه خورشیدی]] و  هنگام [[خروج جرم از تاج خورشیدی]] پُردفعات و درخشنده‌تر مشاهده می‌شود.<ref>{{cite web|url=http://www.nasa.gov/worldbook/aurora_worldbook.html |archive-url=https://web.archive.org/web/20050905165404/http://www.nasa.gov/worldbook/aurora_worldbook.html |dead-url=yes |archive-date=5 September 2005 |title=NASA – NASA and World Book |publisher=Nasa.gov |date=7 February 2011 |access-date=26 July 2011}}</ref>

در [[قطب جنوب]] نیز این روی می‌دهد اما تنها در جنوبی‌ترین عرض جغرافیایی رویت‌شدنی است و گاهی نیز در [[آمریکای جنوبی]] و [[استرالیا]] (استرالیا در [[زبان لاتین]] به معنی جنوب است). [[بنجامین فرانکلین]] نخستین کسی بود که به شفق‌های قطبی توجه نشان داد. در نظریه او علت وقوع شفق‌های قطبی این انتقال نور در مرکز [[بار الکتریکی]] در سرزمین‌های قطبی که با برف و رطوبت شدت می‌گیرد، بود. علت وقوع شفق قطبی [[خروج جرم از تاج خورشیدی]] است که از طریق مغناطره و [[کمربند وان آلن]] به [[مناطق قطبی]] هدایت می‌شوند.

== دلیل پدیده ==
[[کریستین بیرکلاند|بیرکلاند]]  دانشمند نروژی با مقایسه نتایج اخیر این فرضیه را مطرح کرد که لکه‌های خورشیدی ناحیه‌هایی هستند که از آن‌ها باریکه‌های [[ذرات باردار]] ([[الکترون|الکترونها]]) به داخل فضای اطراف گسیل می‌شوند. این ذرات با رسیدن به لایه‌های بالای [[جو زمین]] ، از طریق برخوردهای الکترون در این لایه‌ها ، مشابه تخلیه گاز در لوله ، گازها را به تابانی وا می‌دارند. این الکترونها همچنین روی [[میدان مغناطیسی]] زمین و شرایط انفجار [[امواج رادیویی]] مجاور زمین اثر می‌گذارند.<ref>{{یادکرد وب |نشانی=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%B4%D9%81%D9%82+%D9%82%D8%B7%D8%A8%DB%8C&SSOReturnPage=Check&Rand=0 |عنوان=فرضیه بیرکلند |بازبینی=۱۰ دسامبر ۲۰۱۳ |archive-date=۲۰ دسامبر ۲۰۱۳ |archive-url=https://web.archive.org/web/20131220194351/http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%B4%D9%81%D9%82+%D9%82%D8%B7%D8%A8%DB%8C&SSOReturnPage=Check&Rand=0 |dead-url=yes}}</ref>
او برای نشان‌دادن این پدیده، آزمایشی انجام داد. یک گوی مغناطیسی را که نماد [[زمین]] است، در یک جعبه شیشه‌ای خلا آویزان کرد. سپس با یک [[تفنگ الکترونی]]، به آن [[الکترون]] پرتاب کرد. در این آزمایش، در دو قطب گوی، او دو حلقه نورانی را مشاهده کرد. 
[[پرونده:Birkeland-terrella.jpg|بندانگشتی|آزمایش بیرکلاند برای نمایش شفق قطبی]]

در الکترومغناطیس قانونی به نام [[قانون دست راست]] وجود دارد. شکل کلی قانون به این صورت است: <math>\vec F = q \vec V \times \vec B</math>

q در این فرمول، بار ذره است و v بردار سرعت ذره و B بردار میدان مغناطیسی است. در آخر، F نیرویی است که به ذره وارد می‌شود. وقتی یک ذره باردار وارد یک میدان مغناطیسی می‌شود، نیرویی به آن وارد می‌شود که جهت آن بر اساس قانون دست راست مشخص است. اگر جهت حرکت ذره (بردار سرعت) عمود بر میدان مغناطیسی باشد، به دلیل اینکه نیرو به سمت داخل است، به دور خطوط میدان مغناطیسی می چرخد (مانند سنگی که با نخ بسته شده و آن را می چرخانیم). اما اگر حرکت ذره دارای مؤلفه موازی با میدان مغناطیسی باشد، این مؤلفه باعث جلو رفتن ذره می‌شود. در این صورت، ذره مسیر مارپیچی را طی می‌کند.
الکترون‌ها و پروتون‌هایی که توسط خورشید در فضا پراکنده می‌شوند، وقتی به زمین می رسند، توسط [[میدان مغناطیسی زمین]] به دام می افتند و با حرکتی مارپیچی به سمت قطب‌ها می روند. ذرات به دام افتاده [[کمربند وان آلن|کمربندهای تابشی وان آلن]] را تشکیل می دهند.<ref>{{یادکرد وب |url=http://heliofizx.ir/articles/aurora-a-corona-in-the-sky/ |title=شفق قطبی، هاله‌ای در آسمان |accessdate=۱۷ مارس ۲۰۱۷ |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170318004311/http://heliofizx.ir/articles/aurora-a-corona-in-the-sky/ |archivedate=۱۸ مارس ۲۰۱۷ |dead-url=yes}}</ref> (عبور از این کمربند برای فضاپیماهای حاوی سرنشین بسیار خطرناک است).<ref>{{یادکرد وب |نشانی=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%A9%D9%85%D8%B1%D8%A8%D9%86%D8%AF+%D8%AA%D8%B4%D8%B9%D8%B4%D8%B9%DB%8C+%D8%B2%D9%85%DB%8C%D9%86&SSOReturnPage=Check&Rand=0 |عنوان=کمربند تشعشعی زمین |بازبینی=۱۶ مارس ۲۰۲۱ |archive-date=۲۱ آوریل ۲۰۲۱ |archive-url=https://web.archive.org/web/20210421211516/http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%A9%D9%85%D8%B1%D8%A8%D9%86%D8%AF+%D8%AA%D8%B4%D8%B9%D8%B4%D8%B9%DB%8C+%D8%B2%D9%85%DB%8C%D9%86&SSOReturnPage=Check&Rand=0 |dead-url=yes}}</ref>

در قطب ها، میدان مغناطیسی زمین وارد جو آن می‌شود. درون جو، ذرات باردار با مولکول‌های هوا برخورد می‌کنند و باعث برانگیخته شدن آن‌ها و تابش نور می‌شوند. این نورها شفق قطبی را می سازند.
اتم‌های [[نیتروژن]] از خود نورهای مایل به قرمز و اتم‌های [[اکسیژن]] از خود نور سبز منتشر می‌کنند.<ref>[http://www.noojum.com/other-news/75-other-news/5124-aurora.html علت رنگی‌شدن شفق‌های قطبی]</ref>

== ارتفاع شَفَق قطبی ==
[[پرونده:Virmalised 17.03.15.jpg|بندانگشتی|چپ|300px|شفق قطبی در [[استونی]] (این تصویر جزو نامزدهای [[تصویر منتخب]] سال ۲۰۱۷ ویکی‌پدیا بود.)]]
دانشمندان به منظور [[اندازه‌گیری]] ارتفاع شفق قطبی از دو نقطه به فاصله چند ده کیلومتر از یکدیگر از آن عکس گرفتند. به کمک چنین عکس‌هایی می‌توان ارتفاع شفق‌های قطبی را محاسبه کرد. شفق‌های قطبی در بلندای ۳۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در بلندی ۱۰۰ کیلومتر) پدیدار می‌شوند. شفق‌های قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در هوای زمین هستند، که تا اندازه‌ای به تابانی در لامپ‌های تخلیه گاز می‌باشند.

== دوره تناوب ظهور شفق‌های قطبی ==

شفق‌های قطبی معمولاً باید فقط در قطب‌ها اتفاق میفتند. ولی به ندرت در عرض‌های جغرافیایی میانی نیز دیده می‌شوند وقتی که طوفان‌های مغناطیسی اتفاق می‌افتند. طوفان‌های مغناطیسی در [[دورهٔ تناوب]] ۱۱ سالهٔ خورشیدی یا ۳ سال بعد از این دورهٔ تناوب اتفاق می‌افتند. در این دورهٔ تناوب ۱۱ ساله که هم‌اکنون نیز ما در آن هستیم میزان فعالیت‌های خورشیدی بالا رفته و با رصد خورشید می‌توان میزان بالای این فعالیت‌ها را دید. انرژی حاصل نیز از طریق [[بادهای خورشیدی]] تأمین می‌شود.
[[پرونده:Mind blowing Aurora.jpg|بندانگشتی|عکس شفق قطبی از فاصله دور از زمین  '''WPWP#'''<ref>{{Citation|title=Mind blowing Aurora|url=https://www.flickr.com/photos/astro_alex/14625364643/|date=2014-07-07|accessdate=2020-08-12|first=Alexander|last=Gerst}}</ref>|جایگزین=]]

== سیارات دیگر ==
[[پرونده:Jupiter.Aurora.HST.UV.jpg|بندانگشتی|شفق قطبی در سیاره مشتری عکس برداری شده توسط [[تلسکوپ فضایی هابل|تلسکوپ هابل]]]]
در مشتری و [[زحل]] قطب‌های مغناطیسی قوی تری وجود دارد و هر دو آن‌ها [[کمربند تشعشع]] بزرگی دارند. و شفق‌های قطبی به وضوح توسط [[تلسکوپ هابل]] در آن‌ها دیده شده. در [[اورانوس]] و [[نپتون]] نیز شفق قطبی وجود دارد.

شفق‌های قطبی در مکانی مانند زمین توسط [[باد خورشیدی|بادهای خورشیدی]] ایجاد می‌شود ولی در [[مشتری (سیاره)|مشتری]] اقمار آن به خصوص قمر [[آیو (قمر)|آیو]] علت وجود این پدیده هستند.

این پدیده همچنین در [[مریخ]] و [[زهره]] نیز دیده می‌شود زیرا زهره دارای مغناطیس درونی نیست. شفق قطبی در زهره گاهی تمام سیاره را نیز می‌پوشاند. این پدیده در زهره توسط بادهای خورشیدی تولید می‌شود. همچنین در ۱۴ اوت ۲۰۰۴ در مریخ نیز این پدیده توسط SPICAM به ثبت رسیده‌است.

== نگارخانه ==
<gallery>
Image:Southern Lights from ISS.jpg|<!--View of the aurora australis from the [[ایستگاه فضایی بین‌المللی]]-->
Image:Paul-McCrone-DMSP-F18-FClr-Day-Fog-Stratus-Fullq-281641Z-DEC-10 1293583405.jpg|<!--False color [[Defense Meteorological Satellite Program|DMSP]] image looking down from 850 km altitude showing discrete aurora (yellow) north of Scandinavia, clouds and fog are blue-->
Image:Aurora Seen From Space by NASA.jpg|<!--Red color is caused by nitrogen being bombarded with radiation from a solar flare-->
</gallery>

== جستارهای وابسته ==

*  [[لکه خورشیدی]]

== منابع ==
{{پانویس}}
[[:w:en:Aurora (astronomy)|ویکی‌پدیا]].

{{مغناطیس‌سپهر}}
[[رده:هواشناسی فضایی]]
[[رده:واژه‌شناسی جغرافیای شمالگان]]
[[رده:پدیده‌های اپتیکی جوی]]
[[رده:پدیده‌های الکتریکی]]
[[رده:پدیده‌های دیداری]]
[[رده:پدیده‌های زمین]]
[[رده:پلاسماهای فضایی]]
[[رده:سرچشمه‌های تداخل الکترومغناطیسی]]
[[رده:علوم سیاره‌ای]]
[[رده:فیزیک پلاسما]]
[[رده:منابع روشنایی]]
[[رده:مناطق قطبی زمین]]
[[رده:زمین‌مغناطیس]]