به گزارش مجله نجم
یک روز کریسمس فوق‌العاده صاف و گیج‌کننده شفق شمالی در سال 2022 بر فراز قطب شمال در نتیجه یک طوفان باران مشاهده شد الکترون ها مستقیم از خورشیدهمانطور که محققان ژاپنی و ایالات متحده می گویند.
این اولین بار است که شفق های قطبی نادری از این نوع از زمین دیده می شود و در زمانی رخ داد که وزش باد در آن جریان داشت. باد خورشیدی سطح دریا تقریباً به طور کامل کاهش یافته است و منطقه ای آرام در اطراف خشکی ایجاد کرده است.
آنها معمولا شفق قطبی را نشان می دهند، مانند آنچه در سراسر جهان می بینیم در ماه میمتحرک و تپنده، با اشکال روشن در آسمان. این نمایشگرهای شفق قطبی توسط الکترون های باد خورشیدی – جریانی از ذرات باردار که از خورشید جریان دارند – که در یک میدان مغناطیسی زمین به آن دم مغناطیسی می گویند. چه زمانی آب و هوای فضایی افراطی می شود، مثل زمانی که تخلیه جرم کرونر (CME) – پرتاب بزرگ پلاسما و میدان مغناطیسی از خورشید – می تواند دم مغناطیسی را حذف کند (نگران نباشید، دوباره رشد می کند). الکترون هایی که در آنجا به دام افتاده اند به سمت پایین جریان می یابند زمینمیدان مغناطیسی زمین به سمت قطب ها خط می خورد. با انجام این کار، با ذرات در … اتمسفر زمین، باعث برخورد آنها و درخشش آنها در داخل می شود رنگ های شفق قطبی (آبی برای انتشار نیتروژن، سبز یا قرمز برای اکسیژن بسته به ارتفاع آن).
با این حال، شفق صاف در 25 تا 26 دسامبر 2022 کاملاً متفاوت بود. شفق قطبی که توسط دوربین مولد بار الکتریکی ضربدری الکترون (EMCCD) در لانگیربین، نروژ عکاسی شده است، درخششی ضعیف و بی خاصیت به طول 2485 مایل (4000 کیلومتر) بود. هیچ ساختار، پالس یا روشنایی متغیری نداشت. هیچ نوع شفقی مانند آن هرگز از زمین دیده نشده است.
برای حل این معما، تیمی به سرپرستی کیسوکه هوسوکاوا از مرکز علوم فضایی و مهندسی رادیو در دانشگاه ارتباطات الکتریکی در توکیو، این شفق کم نور را با چیزی که توسط سنسور ویژه سنجش فرابنفش (SSUSI) در قطب مشاهده شده بود، مقایسه کردند. ماهواره های مداری برنامه ماهواره ای هواشناسی دفاعی (DMSP). DMSP توسط اداره ملی اقیانوسی و جوی و وزارت دفاع ایالات متحده اداره می شود. نیروی فضایی از طرف وزارت دفاع آمریکا.
ماهواره‌ها شفق قطبی را از بالا مشاهده کردند و دریافتند که این شفق دارای تمام نشانه‌های یک نوع نادر از شفق قطبی به نام شفق قطبی است که قبلاً فقط از فضا دیده شده بود.
باد خورشیدی معمولی با سرعت 250 مایل (400 کیلومتر) در ثانیه حرکت می کند. با این حال، گرمای خورشید کرونا جو زمین پر از سوراخ است، به خصوص در عرض های جغرافیایی بالای خورشیدی با بادهای خورشیدی فوق العاده “سریع” که با سرعت 500 مایل (800 کیلومتر) در ثانیه حرکت می کنند. گاهی اوقات، این حفره های تاجی ممکن است در عرض های جغرافیایی پایین ظاهر شوند، و این همان چیزی است که در کریسمس 2022، همزمان با توقف بادهای خورشیدی معمولی اتفاق افتاد.
در محل سوراخ‌های تاجی، خطوط میدان مغناطیسی خورشید باز هستند – آنها به سطح خورشید، یعنی فوتوسفر بازتاب نمی‌شوند. همانطور که خطوط میدان مغناطیسی باز به فضا امتداد می‌یابند، حفره تاجی پایه یک قیف مغناطیسی را تشکیل می‌دهد که از آن الکترون‌های پرانرژی جریان می‌یابند.
در مورد شفق بارانی، این الکترون‌ها در فضا حرکت کردند و خطوط میدان مغناطیسی باز با میدان مغناطیسی زمین در بالای قطب شمال متصل شدند و به الکترون‌ها اجازه می‌دادند مستقیماً روی قطب‌ها بیفتند تا اینکه در داخل دم مغناطیسی به دام بیفتند.
معمولاً ما متوجه این اتفاق نمی‌شویم، زیرا الکترون‌های سریع از سوراخ تاجی توسط ذرات در باد قطبی یکنواخت پراکنده می‌شوند. اما در این مناسبت، فشار باد خورشیدی به حدی کاهش یافته بود که ناچیز شده بود و الکترون های سریع می توانستند بدون مانع به زمین برسند.
علاوه بر این، این دهانه قیف مغناطیسی قطری در حدود 4600 مایل (7500 کیلومتر) دارد که بر روی آن قرار گرفته است. فاصله بین زمین و خورشیدبه همین دلیل است که شفق قطبی بسیار نرم به نظر می رسید. لوله‌های شار مغناطیسی باز که از خورشید سرچشمه می‌گیرد، منطقه‌ای وسیع‌تر از قطب شمال زمین را پوشانده است. از آنجایی که الکترون ها انرژی بالایی داشتند، انتشار قطبی به جای قرمز کاملاً سبز بود، زیرا اکسیژن یونیزه در عمق جو به انرژی بیشتری نیاز دارد.
شواهد قطعی این بود که ماهواره‌های DMSP فقط شفق بارانی را در بالای قطب مغناطیسی شمالی زمین مشاهده کردند که در طول زمستان نیمکره شمالی به سمت خورشید متمایل می‌شود.
تیم هوسوکاوا در مقاله‌ای منتشر کرد: «وقتی باد خورشیدی ناپدید شد، شار شدید الکترون‌ها با انرژی بیش از 1 کو توسط DMSP مشاهده شد که باعث شد شفق بارانی حتی از زمین به‌عنوان گسیل‌های سبز روشن قابل مشاهده باشد».
خود باران قطبی قبلاً با آشکارسازهای ذرات مورد مطالعه قرار گرفته است ماهواره ها در مدار، اما چنین مطالعاتی اندک است. این شفق های قطبی صاف به طور معمول با چشم غیر مسلح روی زمین قابل مشاهده نیستند. به این ترتیب، تا به حال هیچ کس نمی دانست چه شفق قطبی صاف و بی خاصیت آسمان را در کریسمس 2022 سبز می کند. توضیحات کامل را می توانید در شماره 21 ژوئن مجله بیابید پیشرفت علمی.
