شفق قطبی که به درستی آن را شفق قطبی می نامند ، از آنجا که در مناطق قطبی زمین رخ می دهد ، یکی از زیباترین پدیده های طبیعی است. ماهیت این پدیده در این واقعیت نهفته است که باد خورشیدی که توسط میدان مغناطیسی زمین به سمت قطب های خود منحرف می شود ، با اتم های گازهای موجود در جو زمین برخورد می کند. در این برخورد ، اتم گاز به حالت برانگیخته ای منتقل می شود و انرژی را به صورت فوتون آزاد می کند - ذره ای که جرم و بار ندارد. این فوتون ها هستند که اثر شفق قطبی را ایجاد می کنند.
هر چه ذرات باردار باد خورشیدی به جو زمین نفوذ کند ، بیشتر آنها با اتم ها برخورد می کنند ، زیرا با نزدیک شدن به سطح زمین غلظت اتمهای گاز به طور محسوسی افزایش می یابد. بر این اساس ، چراغ های شمالی قوی تر و طولانی تر خواهند بود.
رنگ شفق قطبی به دو عامل بستگی دارد: ارتفاعی که در آن برخورد رخ داده است. نوع گازی که اتم آن به حالت هیجان زده رسیده است. به عنوان مثال ، اگر رنگ قرمز یا سبز باشد ، به این معنی است که ذرات باد خورشید با اتمهای اکسیژن تماس پیدا کرده اند. بر این اساس ، رنگ قرمز به این معنی است که در ارتفاع زیاد (بیش از 200 کیلومتر بالاتر از زمین) و سبز - در ارتفاعات متوسط (از 100 تا 200 کیلومتر) اتفاق افتاده است. اگر رنگ آن آبی یا بنفش باشد ، این بدان معنی است که اتم های نیتروژن به حالت برانگیخته ای وارد شده اند. فوتونهایی که هنگام تحریک اتمهای گازهای دیگر تشکیل می شوند تقریباً قابل تشخیص نیستند ، زیرا نیتروژن و اکسیژن عظیم ترین اجزای جو زمین هستند.
تفاوت در رنگهای تولید شده توسط فوتونهای اتمهای اکسیژن برانگیخته با الگوی زیر توضیح داده شده است. اگر اتم اکسیژن درگیر در یک ثانیه با اتم اکسیژن دیگر برخورد نکند ، یک فوتون سبز ساطع می کند. اگر این برخورد در عرض دو دقیقه کامل رخ ندهد ، یک فوتون قرمز ساطع می کند. اما در صورت برخورد سریعتر از یک ثانیه ، به هیچ وجه فوتونی تشکیل نمی شود. به راحتی می توان فهمید که رنگ قرمز فقط در ارتفاعات ، بیش از 200 کیلومتر ، جایی که غلظت اتم ها ناچیز است و برخورد آنها به ندرت اتفاق می افتد ، ظاهر می شود. خوب ، در ارتفاعی کمتر از 100 کیلومتر ، برخوردها آنقدر زیاد اتفاق می افتند که یک اتم اکسیژن هیجان زده حتی یک ثانیه هم نمی تواند دست نخورده باقی بماند و هیچ فوتونی تشکیل نمی شود.
البته هرچه اختلالات موجود در جو خورشید قویتر باشد ، شار باد خورشید نیز قویتر است. بنابراین ، با شنیدن خبر شعله ور شدن خورشیدی دیگر ، ساکنان مناطق قطبی در نیمکره شمالی و همچنین شرابخواران در قطب جنوب باید آماده شوند: پس از مدتی شفق قطبی و بسیار زیبا را مشاهده می کنند.
