Aurora | (الأورورا (الشفق القطبي

 مقال اليوم عن الشفق القطبي، المعروف أيضاً بإسم الأورورا. وتقدمه لكم الكاتبة الضيفة، ريم طيبة. إذا أعجبكم المقال، ساعدونا بنشره على تويتر و فيسبوك

Today’s article is about the Aurora, which appears at the North and South poles. Written by our first contributor, Reem Taibah. If you like this article, help us by sharing it on Twitter and Facebook.

Aurora | الأورورا أو الشفق القطبي

Aurora | الأورورا أو الشفق القطبي

Aurora is the shade of colors or oval shaped light that can be seen in the night sky. It’s a natural phenomenon that appears in the dark skies of the night, specifically near the poles of the earth. In the Northern pole it’s called “Aurora Borealis” and in the Southern pole it’s called “Aurora Australis”. The Aurora name comes from the Roman goddess of dawn “Aurora,” and Borealis/Austrealis is the Greek meaning of North-wind and South-wind respectively.

Aurora happens due to the interaction of solar wind particles with the earth’s atmosphere releasing the energy that we see as light. The Solar wind is a stream of energetic particle that comes from sun, and travels at high speeds an average of 50 Km/s. When these energetic particles (mostly electrons and protons) hit the earth’s ionosphere, which is the outermost layer of the earth’s atmosphere, they excite the particles of the ionosphere giving electrons more energy.

After a certain time, when the electrons degrade to a lower energy level, particles release a certain amount of energy with certain frequency depending on the energy emitting particle (oxygen or nitrogen, in the form of either atoms or molecules) and this resulting energy released from the process is what we see as light in the sky. Each frequency is responsible for the color of light, or what is known as the Spectral Lines Emission. The Oxygen molecule is responsible for the green emission, the Nitrogen molecule is responsible for blue emission and atomic oxygen is responsible for the red color emission.

The reason Aurora only happens at the northern or southern pole of the globe is because those charged particles from the solar wind follow the magnetic field lines of the earth that ends or starts at the pole. The Aurora can actually happen daily but might not be visible with the naked eye. More solar wind interaction with the atmosphere is needed to generate the bright color. This usually happens at the height of 90-130 Km above sea level, but can also happen at different heights based on solar wind strength. One factor that plays a major role in increasing the aurora’s light are Sunspots, which are areas high nuclear activity in the sun that emit more energetic and faster particles to reach earth and interact with the ionosphere, the sunspot cycle happens every 11 years which is the time it takes the sun to round itself.

discrete

There are two types of aurora; the first is “Discrete,” (right) which is when you see stripes of light waving in the dark sky. The second is “Diffuse,” (left) when there are wave-particle interactions in the atmosphere and particles are distracted, you see a smooth layer of light instead of concentrated threads.

There are also many colors based on the atomic composition of the atmosphere as we’ve explained previously. Aurora borealis seasons in (Alaska, northern Canada, Greenland, Iceland, Norway, Sweden, Finland and Siberia) is from August through April, and can be seen at around 50 latitude. Last but not least, this phenomenon does not happen only on planet earth but also on other solar system planets with a magnetic field like Jupiter and Saturn.

Reference: http://aurora-exeideas.blogspot.com/

About the writer: Reem Taibah is a recently graduated physicist, with interest in high energy physics. She also does crochet.

الأورورا (أو الشفق القطبي) هي ظلال الألوان البيضاوية الشكل التي تظهر على السماء الليلية. هي ظاهرة طبيعية تظهر واضحة في الليل غالباً، خصيصاً عند أقطاب الأرض. في القطب الشمالي تسمى هذه الظاهرة بـ”أورورا بورياليس” و في القطب الجنوبي تسمى بـ”أورورا أوسترياليس”. أُخذ إسم الـ أورورا من اسم إحدى الآلهة الرومانية وهي “أورورا.” أما “بورياليس وأوسترياليس” فهما كلمتان إغريقيتان تعني الرياح الشمالية والجنوبية.

solar

تَحدُث هذه الظاهرة نتيجة تفاعلات الرياح الشمسية مع الغلاف الجوي الأرضي، فتبعث طاقة وهي هذه الأضواء التي نراها في السماء. الرياح الشمسية هي تيار من الجزيئات النشطة المنبعثة من الشمس، تسري بسرعة عالية جدا بمعدل ٥٠ كم في الثانية. عندما تصطدم جزيئات الرياح (إلكترونات وبروتونات) بالغلاف الأيوني للكرة الأرضية، وهي أعلى طبقة من الغلاف الجوي، تُحفّز الإلكترونات الموجودة في طبقة الغلاف بالطاقة المكتسبة من الرياح الشمسية مما يؤدي إلى تنشيط  هذه الإلكترونات.

وبعد مدة من الوقت، عندما تعود الإلكترونات إلى مدار طاقة أقل، ينبعث منها فرق الطاقة بترددات مختلفة، وذلك تبعاً لنوع الذرة المُنتجة للطاقة ( قد تكون أكسجين أو نيتروجين أو الجزيئات المكونة منهما). هذه الطاقة الناتجة هو ما نراه في السماء كضوء. الاختلاف في الترددات هي السبب في ظهور إختلاف الألوان حيث أن كل لون له تردد خاص منبعث من جسيم معين وهذه الظاهرة تسمى بظاهرة الإنبعاث الضوئي، حيث أن جزيء الأكسجين يبعث اللون الأخضر، جزيء النيتروجين يبعث اللون الأزرق وذرات الأكسجين تبعث اللون الأحمر.

تحدث ظاهرة الأورورا عند الأقطاب لأن الجزيئات المشحونة الآتية من الرياح الشمسية تتبع خطوط المجال المغناطيسي حول الأرض حيث أنه يُسَيِّر الجزيئات إما أقصى الجنوب أو أقصى الشمال. ظاهرة الأورورا تقريباً تحدث يومياً و لكن لا نراها بالعين المجردة، فهي تحتاج إلى تنشيط جزيئات الغلاف من خلال الرياح الشمسية لتبعث الألوان التي نستطيع أن نراها بالعين المجردة. تحدث الظاهرة في إرتفاع ٩٠ـ١٣٠ كم فوق سطح البحر، ولكن يحدث أيضاً في إرتفاعات مختلفة تعتمد على قوة الرياح الشمسية. من أهم الأسباب العاملة على سطوع الأورورا هي البقع الشمسية، و هي بقع على سطح الشمس يتم فيها تفاعلات نووية عالية جداً مما يجعلها تنتج رياح أقوى و أسرع لتتفاعل مع الأغلفة الجوية، لكن تظهر هذه البقع كل ١١ سنة، وهي الفترة الزمنية التي تأخذها الشمس لتكمل دورة كاملة حول نفسها.

هناك نوعين من الأورورا؛ الأول وهو “المنفرد” (الأيمن) يظهر كخطوط أو أربطة مضيئة في السماء الليلية. و الثاني هو “المنتشر” (الأيسر) يظهر عند وجود تفاعلات بين الموجات والمواد في الغلاف الجوي فتُشَتِت الجزيئات و بالتالي الضوء المنبعث منها فنرى طبقة مستوية من الإضاءة بدلاً من الأربطة المكثفة.

هناك العديد من الألوان التي يمكن أن تظهر في السماء إعتماداً على الذرات المتفاعلة و دمج الألوان بينهم كما تم شرحه. يظهر موسم الأورورا بورياليس في المناطق (ألاسكا، شمال كندا، جرينلاند، أيسلاند، السويد، فينلندا، سيربيا) غالبا من شهر أبريل إلى أغسطس و تُرَى بالعين المجردة في خطوط العرض حول ٥٠ درجة. أخيراً ظاهرة الأورورا لا تحدث على سطح الأرض فقط بل أيضاً في الكواكب الشمسية الأخرى ذات مجال مغناطيسي مثل المشتري وزحل. 

عن الكاتب: ريم طيبة عالمة فيزياء حديثة التخرج، و أشد اهتماماتها فيزياء الطاقة العالية. تقوم أيضاً بنسج الكروشيه.