تعد ظاهرة الشفق القطبي واحدة من أكثر المشاهد إثارة على وجه الأرض، لكن علماء الفلك مهتمون بالعلم الذي يقف وراءها ووراء ظواهره الفريدة.
وفي هذا الصدد ، كشفت وكالة ناسا الآن عن خطط لإطلاق صاروخين، لدراسة كيفية تبادل كوكبنا للطاقة مع الفضاء المحيط به.
وتحدث ظاهرة الشفق القطبي، المعروفة أيضًا باسم الشفق القطبي، عند الحد الفاصل بين الغلاف الجوي المحايد الذي يغمر كوكبنا، والمادة التفاعلية كهربيًا المعروفة بالبلازما التي تشكل الفضاء.
اقرأ أيضا
مسبار ناسا يلتقط مناظر ساحرة لسماء المريخ | فيديو
ومن حين لآخر، عندما تصب الجسيمات المشحونة كهربائيًا من الفضاء في غلافنا الجوي، فإنها تتصادم مع الجسيمات المحايدة وتشعلها ، مما يؤدي إلى موجات الرقص الجميلة والألوان المذهلة من الضوء التي نراها في السماء.
ومع ذلك، يثير الشفق أيضًا الطبقة الحدودية الأوسع ، وهو التأثير على هذه الطبقة الذي تأمل ناسا في دراسته في مهمة INCAA القادمة (اقتران أيون محايد أثناء Active Aurora).
وبما أن سكان كوكب الأرض هم من سكان طبقة التروبوسفير ، وهي أدنى طبقة من الغلاف الجوي على الأرض ، فقد اعتدنا على الهواء المصنوع من جزيئات محايدة ، و تشرح وكالة ناسا أن الأكسجين والنيتروجين الذي نتنفسه عبارة عن ذرات وجزيئات متوازنة مغناطيسيًا مع حساب جميع إلكتروناتها.
ولكن على بعد مئات الأميال فوقنا ، يبدأ هواءنا في تغيير شخصيته بشكل جذري ، يتم تنشيط الإلكترونات بواسطة أشعة الشمس غير المفلترة ، ويتم نزع الإلكترونات من ذراتها ، والتي تأخذ بعد ذلك شحنة موجبة.
ويتحول الغاز الذي كان محايدًا إلى حالة تفاعل كهربائيًا لمادة تعرف بالبلازما ، ولا يوجد قطع صعب حيث ينتهي الغاز المحايد ويبدأ البلازما ؛ بالإاضفة إلى ذلك فهناك طبقة حدية ممتدة حيث يختلط نوعا الجسيمات عندها.
وتدفع الرياح اليومية والاضطرابات المغناطيسية الجزيئات إلى الطيران في اتجاهات مختلفة ، مما يؤدي أحيانًا إلى اصطدامها وإطلاق الطاقة.
وقال ستيفن كيبلر ، الأستاذ المساعد للفيزياء وعلم الفلك في جامعة كليمسون في ساوث كارولينا ، والباحث الرئيسي في مهمة INCAA: "الاحتكاك تشبيه رائع.. وننحن نعلم جميعًا أننا نفرك أيدينا معًا ، وستحصل على حرارة. إنها نفس الفكرة الأساسية ، إلا أننا نتعامل مع الغازات الآن بدلاً من ذلك".
وأضاف كيبلر:"عندما يُضاف الشفق القطبي إلى المزيج ، فإن مقدار الاحتكاك يرتفع قليلاً ".، وقال:"الأمر أشبه باقتحام ملعب كرة القدم بعد مباراة جامعية.. حيث يركض الأشخاص الموجودون في الجزء العلوي من الملعب نحو الملعب ، وكلما اقتربت من الملعب ، يزداد حجم الحشد كثافة ، وهذا هو الحال بالنسبة للإلكترونات التي تواجه الكثافة المحايدة المتزايدة للغلاف الجوي العلوي".
وستشمل مهمة INCAA إرسال صاروخين صغيرين إلى حافة الفضاء بينما يكون الشفق القطبي في السماء.
صواريخ "السبر" كما تسمى ، هي مركبات إطلاق صغيرة مصممة للصعود إلى الفضاء لبضع دقائق من القياسات قبل أن تسقط مرة أخرى على الأرض ، مما يجعلها مناسبة بشكل مثالي لدراسة الظواهر القصيرة العابرة مثل الشفق القطبي.
وفي طريقه إلى الأعلى ، سيطلق الصاروخ الأول "أدوات تعقب البخار" - مواد كيميائية ملونة مماثلة لتلك المستخدمة في عروض الألعاب النارية - قبل أن يصل إلى ذروة ارتفاعه البالغ حوالي 186 ميلاً.
وتخلق أدوات تتبع البخار غيومًا مرئية يمكن للباحثين رؤيتها من الأرض ، متتبعة الرياح في الغلاف الجوي المحايد ، مثل إسقاط صبغة الطعام في حوض مليء بالماء لمعرفة كيفية تحرك الماء.
وسيطلق الصاروخ الثاني بعد فترة وجيزة ، ويصل ارتفاعه إلى حوالي 125 ميلاً لقياس درجة حرارة وكثافة البلازما في الشفق القطبي وحوله.
ويأمل "كيبلر" Kaeppler أن تلقي هذه البيانات الضوء على كيفية قيام الشفق القطبي بتغيير الطبقة الحدودية حيث يلتقي الهواء المكهرب بالمحايد - سواء دفعه بعيدًا نحو الأرض ، أو رفعه إلى أعلى ، أو التسبب في ثنيه على نفسه.
وقد قال كيبلر: "كل هذه العوامل تجعل هذه مشكلة فيزيائية مثيرة للاهتمام يجب فحصها".
