سواليف
تمكن العلماء من كشف الألغاز الكامنة وراء تكون نوع خاص من الشفق القطبي يكسو سماء الليل من الشرق إلى الغرب مثل قلادة من اللؤلؤ المتوهج.
ويعرف خذا النوع من الأضواء الشمالية باسم الخرز الشفقي، وغالبا ما يحدث قبل العروض الشفقية الكبيرة، والتي تسببها عواصف كهربائية في الفضاء تسمى العواصف الفرعية.
Auroral beads usually appear right before huge auroral displays, but until now, how these beads form has been a mystery:https://t.co/ae7whikw0l
— AccuWeather (@accuweather) August 17, 2020
وفي السابق، لم يكن العلماء متأكدين مما إذا كان الخرز الشفقي مرتبطا بطريقة ما بالعروض الشفقية الأخرى كظاهرة في الفضاء تسبق العواصف الفرعية، أو إذا كانت ناجمة عن اضطرابات أقرب إلى الغلاف الجوي للأرض.
Using some of the largest supercomputers, researchers in the #JHUAPL-led Center for Geospace Storms have unraveled a longstanding mystery of why the aurora sometimes takes the shape of beads & whether they portend magnetic mayhem in the near future. https://t.co/TuZmKD3IWZ
— Johns Hopkins APL (@JHUAPL) August 16, 2020
NASA Spacecraft Uncover Mystery Behind Auroral Beads https://t.co/TznG2KGQW2 pic.twitter.com/nmBh7ybjA7
— Erik Martin Willén (@ErikMartinWilln) August 15, 2020
لكن النماذج الحاسوبية الجديدة القوية، جنبا إلى جنب مع الملاحظات الأرضية وتاريخ الأحداث والتفاعلات الكبيرة خلال مهمة العواصف الفرعية (THEMIS) التابعة لناسا، قدمت أول دليل قوي على الأحداث في الفضاء التي أدت إلى ظهور هذه الخرزات، وأظهرت الدور المهم الذي تلعبه في بيئتنا الفضائية القريبة.
وقال فاسيليس أنجيلوبولوس، الباحث الرئيسي في THEMIS بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: “نعلم الآن على وجه اليقين أن تكون هذه الخرزات جزءا من عملية تسبق إطلاق عاصفة فرعية في الفضاء. هذه قطعة جديدة مهمة من اللغز”.
ومن خلال تقديم صورة أوسع مما يمكن رؤيته من خلال المركبات الفضائية الثلاث التابعة لـTHEMIS والملاحظات الأرضية، أظهرت النماذج الجديدة أن الخرز الشفقي ناتج عن اضطراب في البلازما، وهي حالة رابعة من المادة، تتكون من جزيئات غازية وشديدة التوصيل، تحيط بالأرض.
وستساعد النتائج، التي نُشرت مؤخرا في دوريات Geophysical Research Letters ومجلة Journal of Geophysical Research: Space Physics، العلماء في نهاية المطاف، على فهم النطاق الكامل للهياكل الدوامة التي تظهر في الشفق بشكل أفضل.
وقال يفغيني بانوف، المؤلف الرئيسي للدراسة وعالم ببرنامج THEMIS في معهد أبحاث الفضاء التابع للأكاديمية النمساوية للعلوم: “هذه الاضطرابات في الفضاء ناتجة في البداية عن إلكترونات أخف وزنا وأكثر رشاقة، تتحرك بوزن جسيمات أثقل 2000 مرة، والتي قد تتطور نظريا إلى عواصف شفقية واسعة النطاق”.
ويتم إنشاء الشفق القطبي عندما تكون الجسيمات المشحونة من الشمس محاصرة في البيئة المغناطيسية للأرض (الغلاف المغناطيسي)، ويتم توجيهها إلى الغلاف الجوي العلوي للأرض، حيث تتسبب الاصطدامات في توهج ذرات الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والجزيئات.
ومن خلال نمذجة البيئة القريبة من الأرض على نطاقات تتراوح من عشرات الأميال إلى 1.2 مليون ميل، تمكن علماء THEMIS من إظهار تفاصيل كيفية تشكل الخرز الشفقي.
وعندما تمر غيوم البلازما المتدفقة بفعل الشمس عبر الأرض، فإن تفاعلها مع المجال المغناطيسي للأرض يخلق فقاعات طافية من البلازما خلف الأرض.
وتؤدي الاختلالات في الطفو بين الفقاعات والبلازما الأثقل في الغلاف المغناطيسي إلى ظهور أصابع بلازما بعرض 4000 كيلومتر، تماما مثل مصباح حمم بركانية عملاق. وتكوّن بصمات هذه الأصابع بنية على شكل حبة في الشفق القطبي.
ويقول العلماء إن الخطوة التالية هي معرفة كيف ولماذا ومتى يمكن أن تؤدي الحبيبات إلى عاصفة فرعية كاملة.
ومن الناحية النظرية على الأقل، قد تتشابك الأصابع مع خطوط المجال المغناطيسي وتتسبب في حدث متفجر يُعرف باسم إعادة الاتصال المغناطيسي، والذي يُعرف بتكوين عواصف فرعية وشفق قطبي يملأ سماء الليل.
