كيف ينشأ الشفق القطبي ولماذا تتغير ألوانه؟

يبدأ الشفق من جسيمات مشحونة مرتبطة بنشاط الشمس والرياح الشمسية، لكنه لا يتكون من ضوء الشمس المنعكس. توجه عمليات في الغلاف المغناطيسي إلكترونات عالية الطاقة على امتداد خطوط المجال نحو المناطق القطبية. وعندما تصطدم هذه الإلكترونات بذرات وجزيئات الغلاف الجوي العلوي تنقل إليها طاقة، ثم تطلق الذرات هذه الطاقة على هيئة ضوء عندما تعود إلى حالة أقل إثارة.

تشبه الفكرة العامة عمل مصباح النيون، لكن الغازات والارتفاعات والطاقة مختلفة. يذكر مركز التنبؤ بطقس الفضاء التابع لـNOAA أن الشفق المعتاد يتكون تقريبًا بين ارتفاع 80 و500 كيلومتر. يرسم المجال المغناطيسي منطقتين بيضاويتين حول القطبين المغناطيسيين، لذلك يظهر الشفق الشمالي والجنوبي في نطاقات عالية العرض أكثر من ظهوره قرب خط الاستواء.

يعتمد اللون على نوع الجسيم الجوي وارتفاع الاصطدام والطاقة. الأكسجين الذري يستطيع إنتاج الأخضر الشائع، وقد يظهر الأحمر في ظروف وارتفاعات أخرى. ويساهم النيتروجين في ألوان زرقاء أو بنفسجية وحواف وردية. لا يكفي اللون وحده لتحديد ارتفاع دقيق من صورة هاتف، لأن حساسية الكاميرا وإعداداتها والتلوث الضوئي والمزج بين الانبعاثات تغير المظهر.

تزداد فرصة رؤية الشفق بعيدًا عن القطبين أثناء اضطرابات مغناطيسية قوية. قد تدفع العاصفة البيضاوي الشفقي نحو خطوط عرض أقل، لكنها قد تؤثر أيضًا في الأقمار الصناعية والاتصالات والملاحة وشبكات الكهرباء. لذلك تصدر مراكز طقس الفضاء مؤشرات وتوقعات مبنية على قياسات الشمس والرياح الشمسية والمجال المغناطيسي، ولا تعتمد على صورة منتشرة وحدها.

المشاهدة الجيدة تحتاج سماء مظلمة وصافية واتجاهًا بعيدًا عن أضواء المدن. وقد تسجل الكاميرا ألوانًا لا تراها العين بالقوة نفسها لأنها تجمع الضوء مدة أطول. كذلك لا يعني عدم رؤية الشفق أن التوقع كان خاطئًا بالضرورة؛ الغيوم والقمر والإضاءة المحلية وتوقيت وصول الاضطراب عوامل حاسمة.

الشفق دليل مرئي على اتصال الشمس ببيئة الأرض المغناطيسية، لكنه ليس لهبًا ولا سحابة منخفضة. وتتحقق دراسة علمية أفضل بمقارنة وقت الصورة وموقعها مع خرائط النشاط المغناطيسي وبيانات السحب، ثم فصل تحسينات الكاميرا عن المشهد الذي رآه المراقب.

كما تتغير فرصة الرؤية مع شدة العاصفة وموقع الراصد ودرجة ظلام السماء.

## سؤال للنقاش

ما البيانات التي تحتاجها للتحقق من صورة تدّعي ظهور الشفق في مدينة بعيدة عن المناطق القطبية؟

## المراجع

- NOAA، مركز التنبؤ بطقس الفضاء: آلية الشفق وارتفاعاته وأشكاله.
- NASA، المواد العلمية عن الشفق والرياح الشمسية.
- وكالة الفضاء الأوروبية ESA، طقس الفضاء والغلاف المغناطيسي للأرض.