الشفق القطبي موضّح: العلم وراء الأورورا وأين تراها

أتذكر المرة الأولى التي رأيت فيها الشفق القطبي. كنت واقفاً على بحيرة متجمدة في شمال النرويج، والسماء فوقي تشتعل. ستائر من الضوء الأخضر والبنفسجي تتموج عبر النجوم، تتحرك بمهل سائلة لا صورة ولا مقطع مصوّر أعدّني لها. كانت يداي ترتجفان — جزء من البرد، ومعظمه من الجمال الساحق المطلق.

الشفق القطبي هو أحد أكثر الظواهر الطبيعية إدهاشاً. لكن ما يجعله أكثر استثنائية هو القصة الكامنة وراءه — حكاية اندماج نووي وبلازما فائقة السرعة وخطوط مجال مغناطيسي وفيزياء كمومية، تجتمع كلها لترسم السماء بالضوء.

كيف يعمل الشفق القطبي: من الشمس إلى السماء

يبدأ الأمر بالشمس

الشمس ليست الكرة الصفراء الهادئة التي تبدو عليها. إنها فرن هائج عنيف من البلازما الهيدروجينية، وهي تقذف المادة باستمرار إلى الفضاء. هذا الجريان يُسمى الرياح الشمسية — تيار من الجسيمات المشحونة (أساساً إلكترونات وبروتونات) تتدفق إلى الخارج بسرعة 400 إلى 800 كيلومتر في الثانية.

للأرض درع طبيعي في مواجهة الرياح الشمسية: مجالها المغناطيسي أو الغلاف المغناطيسي. ينبثق هذا المجال من النواة الخارجية السائلة للأرض التي تتصرف كمولّد كهرباء عملاق، يُنتج مجالاً يمتد لعشرات الآلاف من الكيلومترات في الفضاء.

إعادة التوصيل المغناطيسي: حيث تحدث السحرية

حين تصطدم الرياح الشمسية بالغلاف المغناطيسي للأرض، تتفاعل خطوط مجاليهما في عملية تُعرف بـإعادة التوصيل المغناطيسي. في ظروف معينة، تُعيد خطوط المجال توصيلها، مما يسمح للجسيمات المشحونة الشمسية بالدخول إلى الغلاف المغناطيسي. تسافر هذه الجسيمات على طول خطوط المجال المغناطيسي نحو المناطق القطبية، حيث تتقارب خطوط المجال باتجاه السطح. حين تدخل الغلاف الجوي العلوي، تصطدم بجزيئات الأكسجين والنيتروجين، فتُثيرها إلى مستويات طاقة أعلى. وحين تعود هذه الجزيئات إلى حالتها الأساسية، تُحرر طاقتها على شكل فوتونات — ضوء.

لماذا ألوان مختلفة؟

يعتمد لون الشفق القطبي على نوع الجزيء المُثار وارتفاعه. ينتج الأكسجين الذري اللون الأخضر المميز عند ارتفاعات نحو 100 إلى 150 كيلومتراً — وهو اللون الأكثر شيوعاً. أما عند ارتفاعات أعلى تتجاوز 200 كيلومتر، فيُنتج الأكسجين الألوان الحمراء النادرة المذهلة. أما النيتروجين فيُنتج الألوان الزرقاء والبنفسجية التي تُرى عادة عند الحواف السفلية.

التنبؤ بالشفق القطبي: مؤشر Kp

يقيس العلماء النشاط الجيومغناطيسي — ومن ثم احتمالية الشفق القطبي — باستخدام مؤشر Kp، وهو مقياس من 0 إلى 9. Kp تساوي 0 تعني نشاطاً هادئاً جداً، تظهر الشفقات فيه فقط في المناطق القطبية النائية. Kp تساوي 9 تعني عاصفة جيومغناطيسية كبرى، تُشاهَد فيها الشفقات جنوباً حتى منتصف الولايات المتحدة وأوروبا الوسطى.

دورة الشمس 25، التي بلغت ذروتها حول عام 2025، كانت أكثر نشاطاً من المتوقع، مما أنتج شفقات قطبية مذهلة أبعد بكثير من مناطق الرؤية الاعتيادية.

أفضل الأماكن لمشاهدة الشفق القطبي

تقع أفضل المناطق لمشاهدة الشفق القطبي في ما يُعرف بـالنطاق القطبي — وهو حزام حلقي يتمركز حول القطبين المغناطيسيين للأرض، يمتد تقريباً بين درجتي عرض 65 و72. وتشمل الوجهات المفضّلة: ترومسو في النرويج، وأيسلندا، ويوكون وأقاليم شمال غرب كندا، وشمال فنلندا ولابلاند السويدية، وألاسكا.

أما الشفق الجنوبي فهو المرآة الجنوبية للشفق الشمالي، يُشاهَد من المناطق ذات خطوط العرض المرتفعة في نصف الكرة الجنوبي.

أفضل وقت للمشاهدة هو أشهر الشتاء، حين تطول الليالي وتُظلم. الشفق القطبي — بعيداً عن أضواء المدن، في ليلة صافية — يبقى واحداً من أكثر المشاهد التي يمكن أن يهبها لنا كوننا لا تُنسى.