تعرف كيف تحدث ظاهرة الشفق القطبي ؟

ظاهرة الشفق القطبي من الظواهر البديعة وفائقة الجمال التي تحدث على كوكب الأرض، وهذه الظاهرة حيرت العلماء لسنوات طويلة عن كيفية حدوثها فهذه الظاهرة التي تعرف أيضًا باسم “الأضواء الشمالية”، هي أعظم عرض ضوئي لكوكب الأرض، وبعد قرون طويلة من غموض تلك الظاهرة، أثبت مجموعة من علماء الفيزياء أن أكثر الشفق القطبي سطوعاً ينتج عن موجات كهرومغناطيسية قوية أثناء العواصف المغنطيسية الأرضية.

كما توصل العلماء أن هذه الظواهر، المعروفة باسم موجات ألففين، تسرع الإلكترونات نحو الأرض، ما يتسبب في إنتاج الجسيمات للضوء، كما كشفت القياسات أن هذه المجموعة الصغيرة من الإلكترونات تخضع لتسارع طنين بواسطة المجال الكهربائي لموجة ألففين، على غرار راكب الأمواج الذي يلحق موجة ويتم تسريعها باستمرار مع تحرك راكب الأمواج جنباً إلى جنب مع الموجة.

وبعد عقود لفهم كيف يتشكل الشفق القطبي تمكن العلماء الآن من محاكاته لأول مرة، في جهاز البلازما الكبير (LPD)، واستخدم العلماء غرفة يبلغ طولها 20 متراً لإعادة إنشاء المجال المغناطيسي للأرض باستخدام ملفات المجال المغناطيسي القوية على جهاز البلازما الكبير الموجود بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، وانتج العلماء داخل الغرفة، بلازما مشابهة لما هو موجود في الفضاء القريب من الأرض.

 وباستخدام هوائي مصمم خصيصاً، أطلق العلماء موجات ألففين أسفل الجهاز، تماماً مثل هز خرطوم الحديقة لأعلى ولأسفل بسرعة، ومشاهدة الموجة وهي تتحرك على طول الخرطوم، وعندما بدأوا في تجربة الإلكترونات وهي "تركب الأمواج" على طول الموجة، استخدموا أداة متخصصة أخرى لقياس كيفية اكتساب تلك الإلكترونات للطاقة من الموجة.

ولم تعيد التجربة إنشاء الوميض الملون الذي نراه في السماء، ولكن اتفقت القياسات في المختبر بوضوح مع تنبؤات من المحاكاة الحاسوبية والحسابات الرياضية، مما يثبت أن الإلكترونات التي تركب الأمواج على موجات ألففين يمكنها تسريع الإلكترونات (حتى سرعات تصل إلى 45 مليون ميل في الساعة) التي تسبب ظاهرة الشفق.