كيف يمكننا مشاهدة الأضواء الشمالية والشفق القطبي المذهل

عندما تشتد التفاعلات الشمسية، يمكن أن تضيء طبقة الغلاف الجوي للأرض. لكن رؤية الشفق القطبي الناتج عن ذلك ليست بالأمر السهل.

تخيل نفسك واقفًا تحت القبو المرصع بالنجوم، مختبئًا في البرد، عندما تنفجر السماء فوقك، وتضيء الستائر المتموجة والشرائط الملونة عبر قوس قزح الليل، متلألئًا ومهيبًا وكل شيء صامت على نحو مخيف.

هذا ما يشبه رؤية عرض الشفق القطبي الحي، وإمكانية مشاهدة واحد بنفسك تزداد كل يوم. فقد أصبحت الشمس نشطة في الآونة الأخيرة، إذ تطلق توهجات من الإشعاعات والغازات التي تغمر الأرض. وهذا الارتفاع في التوهجات الشمسية – وهو جزء متوقع من دورة نشاط الشمس – يعزز فرص حدوث الشفق القطبي الشمالي في نصف الكرة الشمالي. (في نصف الكرة الجنوبي، الظاهرة هي الشفق القطبي الجنوبي). هذه العروض الراقصة متعددة الألوان الجميلة والرائعة والتي لا تزال غامضة في كثير من النواحي، تميل إلى الظهور فقط في خطوط العرض العليا، ولكن في الأسابيع الأخيرة رُصدت في نصف الكرة الشمالي في أقصى الجنوب حتى ولاية فرجينيا!

لقد ربطت العديد من الشعوب القديمة الشفق القطبي بالنار، وهو أمر مفهوم: فالسماء يمكن أن تتوهج بتوهجات من الأصفر والأحمر، وكأنها مشتعلة أو ربما تعكس بدلًا من ذلك حريقًا بعيدًا خلف الأفق على الأرض. ولكن قد تأتي الأضواء بعدة ألوان أيضًا: فالأخضر هو الأكثر شيوعًا، كما يمكن أن يظهر اللون الأرجواني والوردي أيضًا. وفي بعض الأحيان قد تتوهج أضواء الشفق القطبي باللون الأزرق الكهربائي.

هذه الأيونات تشبه الرصاصات دون الذرية التي تضرب الذرات والجزيئات في الغلاف الجوي العلوي وتنتزع منها إلكتروناتها، والتي تشبه الشظايا. وعندما تعاود هذه الجسيمات المشحونة الاتصال، ينبعث القليل من الضوء بلون مميز للذرة أو الجزيء المعني.

وقد تأتي الأضواء بعدة أشكال أيضًا، من الستائر والملاءات إلى الخطوط والكثبان الرملية المتموجة وحتى الحلزونات. وفي بعض الأحيان تبدو هذه المظلات غير مستقرة أوغير متحركة، وفي أحيان أخرى قد تتلألأ وتتراقص مثل الأمواج التي تتحطم عبر السماء في ثوان.

والشيء المشترك بينها جميعًا، بالإضافة إلى جمالها الخارق للطبيعة، هو السبب الجذري لها: المغناطيسية.

إن للشمس مجالًا مغناطيسيًا معقدًا بصورة مذهلة ينشأ عن حركات الغاز المؤين المسمى بالبلازما في داخلها. وتخلق خطوط القوة المغناطيسية على السطح العديد من التأثيرات التي يمكن ملاحظتها، بما في ذلك البقع الشمسية، وهي مناطق مظلمة حيث تبرد البلازما الشمسية وتنبعث منها كمية أقل من الضوء مقارنة بالمناطق المحيطة بها. وتحتوي هذه الخطوط أيضًا كميات هائلة من الطاقة. وإذا تشابكت، فإنها قد تنكسر مثل الأربطة المطاطية، فتطلق تلك الطاقة في صورة شعلة شمسية قوية للغاية تعادل تفجير مليارات القنابل النووية الحرارية في وقت واحد أو في شكل قذف كتلي إكليلي، وهو خافت في الضوء المرئي ولكنه يفجر مليارات الأطنان المترية من البلازما من الشمس بسرعات تصل إلى مليون كيلومتر في الساعة.

بالقرب من الشمس، هذه العواصف الشمسية شديدة على نحوٍ مروع إلى حد أنها قد تتسبب في تآكل الغلاف الجوي للكوكب. ولكن حتى على الأرض، على بعد 150 مليون كيلومتر، لاتزال توجد آثار عميقة.

لكوكبنا أيضًا حقل مغناطيسي، وكذلك سحابة من البلازما التي تنطلق بفعل العاصفة الشمسية. وعندما تضرب مثل هذه الانفجارات الأرض، يتفاعل الحقلان المفناطيسيان بطرق معقدة للغاية، وبصراحة، ليست مفهومة كما يجب. إذ تتدفق تيارات من الجسيمات المشحونة على طول خطوط المجال الأرضي إلى أقطاب الكوكب، وتتدفق إلى الغلاف الجوي، حيث تضرب بسرعة عالية.

يمكن أن تؤدي إعادة الاتحاد مع الإلكترونات إلى انبعاث ضوء أحمر أو أخضر من الأكسجين، اعتمادًا على الظروف الجوية. يتكون جزء كبير من الغلاف الجوي للأرض من ذرات أخرى تصطدم بالأكسجين الذري وتمتص الطاقة اللازمة لإصدار الضوء، لذلك يمكن رؤية هذه الألوان في الغالب على ارتفاعات عالية جدًا حيث يكون الغلاف الجوي أكثر تخلخلًا. ويمكن رؤية اللون الأحمر على ارتفاع 200 كيلومتر أو أعلى، ويمكن رؤية اللون الأخضر من ارتفاع يتراوح بين 100 إلى 200 كيلومتر. عند ارتفاع أقل من ذلك، يكون الهواء كثيفًا جدًا فلا تتوهج الذرات، وهذا يتسبب في قطع مفاجئ للشفق القطبي الأخضر على هذا الارتفاع، ولهذا السبب عادةً ما يُظهر حافة سفلية حادة.

اذا اخترقت جسيمات الشمس الغلاف الجوي، فقد يؤثر على جزيئات النتروجين، والتي تنبعث منها الضوء الأحمر والأزرق. وفي حالة وقوع حدث قوي، قد تختلط هذه الانبعاثات، وترى أعيننا هذا كتشكيلة مبهرة من الألوان الأرجواني والوردي والأصفر وغيرها. وحتى في هذه الحالة، يحدث كل هذا على مسافة بعيدة فوق رؤوسنا بحيث يصبح العرض صامتًا تمامًا.

وبعيدًا عن الألوان، تنشأ الأشكال التي يمكن أن يتخذها الشفق القطبي من كيفية إعادة تشكيل جزء من المجال المغناطيسي للأرض بواسطة انفجار شمسي. وفي بعض الأحيان يكون التفاعل ضعيفًا، ولا يُرى سوى توهج خافت. وفي أحيان أخرى، يشكل تأثير الجسيمات صفائح رأسية طويلة، يمكن أن تظهر على شكل طيات متموجة مثل الستارة، في الواقع، تسمى هذه الأنواع من أشكال الشفق القطبي الستائر. وإذا شوهدت من الأسفل مباشرة، فقد تبدو هذه الستائر وكأنها تحيط بك، ويجعلها المنظور تبدو كسلسلة من الخطوط والموجات المتوازية التي تشع بعيدًا عن نقطة واحدة. وهذا ما يسمى بالهالة. وفي بعض الأحيان يلتف المجال المغناطيسي حول نفسه مثل سجادة ملفوفة، مما يخلق صفائح حلزونية الشكل درامية للغاية (ونادرة إلى حد ما).

ولأن المجال المغناطيسي للأرض ثنائي القطب مثل المغناطيس القضيبي ومحاذٍ على نحو عمودي تقريبًا لدوران عالمنا، فإن خطوط المجال المغناطيسي الأرضي تمتد بشكل بارز من جوار القطبين الشمالي والجنوبي لكوكبنا. وتجمع هذه الخطوط المغناطيسية الأرضية الجسيمات الشمسية الواردة وتوجهها إلى المناطق القطبية، وهذا هو السبب في أن الشفق القطبي النابض بالحياة أكثر شيوعًا في خطوط العرض العليا. وعندما تضرب عاصفة شمسية قوية بشكل خاص، يمكن لجزيئاتها أن تتدفق إلى أسفل من القطبين، مما يخلق شفقًا قطبيًا نابضًا بالحياة عند خطوط العرض المتوسطة. ويمكن للثورات الشمسية القوية للغاية أن تشعل الشفق القطبي بالقرب من خط الاستواء؛ وقد حدث ذلك في عام 1859 خلال أول عاصفة شمسية تم اكتشافها على الإطلاق.

تعتمد رؤية الشفق القطبي على العديد من العوامل. ومع أن ذلك يمكن أن يحدث حتى عندما تكون الشمس هادئة نسبيًا، إلا أنه يمكن أن يكون اكثر سطوعًا في أثناء العاصفة الشمسية. ويمكن للعديد من المواقع الإلكترونية أن تنبهك إلى مثل هذا الحدث، منها موقع SpaceWeather. com الشهير ومركز التنبؤ بالطقس الفضائي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. وتوجد تطبيقات للأجهزة المحمولة يمكنها أن تنبهك أيضًا.

وإذا كنت تعيش على خطوط العرض، كما يفعل معظم الناس في الولايات المتحدة، وتلقيت تنبيهًا بوقوع عاصفة شمسية، فإن أفضل رهان لك لرؤية الشفق القطبي هو العثور على موقع مظلم بعيدًا عن أضواء المدينة. ومن المهم بشكل خاص عدم وجود أضواء ساطعة في الشمال لأن الشفق القطبي سيكون في ذلك الاتجاه. (كنت أعيش في جنوب بلدة متوسطة الحجم، وكان من غير الممكن رؤية الشفق القطبي من هناك)، وبمجرد وصولك إلى موقعك المظلم وتكيف عينينك على الظلام، انظر أولًا نحو الأفق؛ حيث يجعل كوكبنا المستدير الأحداث البعيدة تبدو قريبة. وإذا كنت تعيش في أقصى الشمال، فيمكنك محاولة النظر إلى أعلى، خاصة إذا كانت العاصفة قوية.

يمكن تصوير الشفق القطبي إذا كنت تملك كاميرا مناسبة وحاملًا ثابتًا مثل الحامل ثلاثي القوائم. وقد تكون كاميرا الهاتف مناسبة أيضًا إذا كان لديك طريقة لإمساكها دون تحريكها. مثل إسنادها إلى سياج أو شجرة (لقد نجحت تلك الطريقة معي عند محاولة تصوير النجوم). نصيحتي لك هي أن تنظر فقط قبل أن تحاول التقاط أي صورة فقط استمتع بالتجربة!

تمر الشمس بدورات مغناطيسة، إذ تتزايد قوة مجالها المغناطيسي وتتناقص كل 11 عامًا. وقد كان من المتوقع في الأصل أن تصل الشمس إلى الحد الأقصى التالي في يوليو 2025، لكن نجمنا بدأ بالفعل في إطلاق العواصف التي تخلق شفقًا قطبيًا مكثفًا على الأرض، مما يشير إلى أن ذروة العواصف الشمسية قد تحدث في عام 2024. حتى بعد مرور عام أو عامين من الذروة، تظل الشمس قادرة على التسبب ببعض الأحداث الضخمة. بسبب الفيزياء المعقدة، فإن أفضل الأوقات لرؤية الشفق القطبي تكون عادةً عند الاعتدالين في شهري مارس/آذار وسبتمبر/أيلول، ولكن قد نشهد ظهورات رائعة في أي وقت من السنة، لذا كن متيقّظًا.

لم أشاهد قط عرضًا قويًا للشفق القطبي، مع أنني حاولت لسنوات عديدة، إلا أنني لم أكن في المكان المناسب في الوقت المناسب مع الطقس الجيد، وقد تكون هذه الدورة أخيرًا فرصتي، لذا سأُبقي آمالي، وعيني، عاليًا.