سرانجام فیزیک تشکیل شفق‌های قطبی تائید شد

محققان با بازسازی شرایط تشکیل شفق‌های قطبی در آزمایشگاه توانستند فرضیه تشکیل این نورهای درخشان قطبی را تائید کنند. این نورهای شمالی وقتی تشکیل می‌شوند که الکترون‌ها از فضا به سمت اتمسفر بالایی زمین سرازیر می‌شوند و با مولکول‌های اکسیژن و نیتروژن برخورد می‌کنند تا رنگ‌های قرمز و سبز را در آسمان به وجود آورند.

باید گفت که قبلا از وجود چنین پروسه‌ای برای تشکیل شفق‌های قطبی خبر داشتیم، اما تشخیص دلیل اصلی حرکت این الکترون‌ها به سمت زمین کار راحتی نبود. محققان و دانشمندان برای دهه‌ها فکر می‌کردند که این الکترون‌ها مثل موج‌سوارانی روی خطوط میدان مغناطیسی زمین به نام امواج «آلفون» (Alfvén) حرکت می‌کنند و به سمت اتمسفر کشیده می‌شوند. با این حال، تاکنون هیچ ماهواره‌ای چنین پدیده‌ای را مستقیما مشاهده نکرده بود.

اخیرا در آزمایش جدیدی مشخص شد که این الکترون‌ها در واقعیت نیز با امواج آلفون شتاب می‌گیرند و میدان مغناطیسی زمین آن‌ها را به سمت اتمسفر زمین می‌کشاند. چنین نتیجه‌ای را می‌توان اولین مشاهده مستقیم از نحوه تشکیل شفق‌های قطبی با میدان مغناطیسی زمین دانست.

این گروه تحقیقاتی در مطالعه خود ابتدا لوله‌ای با طول ۲۰ متر و قطر یک متر را با پلاسما پر کردند. پلاسما را در واقع می‌توان سوپی از ذرات باردار دانست. سیم‌پیچ‌های الکتریکی در این لوله باعث ایجاد میدانی مغناطیسی شدند که در طول این لوله حرکت می‌کرد. در انتهای این لوله نیز آنتنی وجود داشت که به تنهایی میدانی مغناطیسی تولید می‌کرد. این میدان جدید، به خطوط میدان داخل لوله برخورد می‌کرد و امواج آلفون را درون این پلاسما به وجود می‌آورد.

محققان طبق چیزی که انتظار داشتند مشاهده کردند که الکترون‌ها روی این امواج آلفون سوار می‌شدند و درون لوله شتاب می‌گرفتند. علاوه بر این، در آزمایشی که انجام شد انرژی که هر الکترون در هر ثانیه دریافت می‌کرد با انرژی موردنیاز برای ایجاد شفق قطبی در فضا برابر بود. نتایج این آزمایش، نحوه تشکیل شفق‌های قطبی را از لحاظ فیزیکی نشان داد. محققان می‌گویند که ممکن است این دقیقا اتفاقی باشد که شفق‌های مشتری، زحل و هر سیاره دیگری را به وجود می‌آورد.