بصفتي عالم فلك هاوٍ ، فإن اثنين من أكثر الأسئلة التي طرحت كثيرًا هما 'ما هو أفضل وقت لمشاهدة الشفق القطبي وأين هو أفضل مكان؟' من حيث المكان ، يتبادر إلى الذهن موقعان: تشرشل ومانيتوبا وترومسو ، النرويج. ولكن حتى يحين الوقت الذي يتم فيه اختراع الناقل ، سيبقى معظمنا بالقرب من المنزل. الجواب البسيط هوشمالوكلما زاد الشمال كان ذلك أفضل.
بالنسبة للوقت ، في الولايات الحدودية الشمالية للولايات المتحدة ، يحدث الشفق القطبي بانتظام إلى حد ما في وقت قريب من الحد الأقصى للشمس ، عندما تبلغ الشمس ذروتها في نشاط العاصفة. تتصدر الدورة الشمسية الحالية هذا الصيف والخريف ، لذا فإن فرصك في رؤية الأضواء الشمالية أفضل بكثير الآن مما كانت عليه قبل عام ونصف عندما شهد النشاط الشمسي انخفاضًا حادًا خلال فترة زمنية طويلة.
اندلع توهج شمسي قوي من الفئة X على الشمس في 6 يوليو 2012 تم تصويره بواسطة Solar Dynamics Observers. الائتمان: ناسا
تدفع العواصف المغناطيسية المتفجرة التي تسمى التوهجات على سطح الشمس عاصفة ثلجية من الإلكترونات والبروتونات عالية السرعة - ذرات الهيدروجين المفككة في جوهرها - إلى الفضاء في حدث يسمى طرد الكتلة الإكليلية أو CME. في أي يوم مضى ، تطلق الشمس باستمرار غازات ساخنة من سطحها على شكل جسيمات دون ذرية تسمى الرياح الشمسية.
تتدفق هذه العواصف بعيدًا عن الشمس بسرعة تبلغ حوالي 250 ميلًا في الثانية (400 كم / ثانية) ، ولكن خلال CME ، يمكن أن تنفجر المواد في الفضاء بسرعة تزيد عن 620 ميلًا في الثانية (1000 كم / ثانية). عندما تصل الأسراب إلى الأرض بعد 1-3 أيام ، يمكنها الارتباط بالمجال المغناطيسي لكوكبنا. عند اتباع خطوط المجال المغناطيسي غير المرئية في الغلاف الجوي العلوي ، فإن الإلكترونات والبروتونات النشطة تشعل عرضًا للأضواء الشمالية.
أدى الاندفاع في الصورة أعلاه إلى اندلاع CME كبير أو طرد كتلة إكليلية ، وهي رياح قوية من الجزيئات الشمسية يمكن أن تثير الشفق القطبي عندما تصل إلى الأرض. الائتمان: ناسا
كما تخرج الأشياء الجيدة من الطاقة الشمسية عبر الثقوب الإكليلية. تتشابك الشمس مع الحقول المغناطيسية التي تشكل حلقات مغلقة عبر السطح ، مما يؤدي إلى حبس الجسيمات التي كانت ستهرب. ليس كذلك مع الثقوب الاكليلية. هذه الثقوب الكبيرة هي مناطق في الهالة الشمسية حيث تنفتح الحقول المغناطيسية بحرية في الفضاء ؛ بدون قيود ، تطير الإلكترونات والبروتونات بعيدًا بسرعات تصل إلى 500 ميل في الثانية (800 كم / ثانية).
الثقوب الإكليلية هي مناطق في الغلاف الجوي للشمس أو الهالة حيث يمكن للبلازما الشمسية أن تتدفق مباشرة إلى الفضاء. غالبًا ما يؤدي الثقب إلى دوران الزوجين ، مما يؤدي إلى تكرار الشفق القطبي كل 4 أسابيع تقريبًا. الائتمان: ناسا
مع وجود أساسيات الشفق القطبي هذه تحت حزامنا ، فلنجرب أيدينا في التنبؤ. نظرًا لأن الشفق يشكل حلقة تتمحور حول القطبين المغنطيسي الأرضي بدلاً من القطبين الجغرافيين الشمالي والجنوبي ، فإن فرصك في اكتشافه تتحسن إذا كنت أقرب إلى القطب المغنطيسي الأرضي. على سبيل المثال ، لدى كل من دنفر وكولونيا ومدريد بإسبانيا خط عرض 40 درجة شمالًا تقريبًا ، لكن دنفر في موقع أفضل بكثير لزيارة الشفق العرضي لأن القطب المغناطيسي يقيم في كندا على 'الجانب الأمريكي الشمالي' من الكرة الأرضية .
يتجول القطب المغنطيسي الأرضي مع مرور الوقت. تقع حاليًا في القطب الشمالي الكندي. الائتمان: Arnaud Chulliat ، Institut de Physique du Globe de Paris
يمكنك توقع احتمالية الأضواء الشمالية لموقعك من خلال إيجاد خط العرض المغناطيسي الخاص بك. هذا يشبه إلى حد كبير خط العرض المعتاد ولكن من حيث صلته بـ القطب المغنطيسي الأرضي بدلا من القطب الجغرافي. بالعودة إلى مثالنا ، فإن خط العرض المغناطيسي لمدريد هو 33 درجة بينما خط دنفر هو 48. وبقدر ما يتعلق الأمر بالشفق القطبي ، فإن دنفر تقع في أقصى الشمال وفي وضع أفضل لرؤية الشاشة.
تستخدم تنبؤات Aurora أيضًا العديد من المؤشرات المتوفرة بسعادة على الإنترنت للمواطنين العاديين مثلك ومثلي. ال يقدر مؤشر Kp لمدة 3 ساعات هي واحدة من المفضلة وسهلة الاستخدام.
أدى مؤشر Kp إلى عرض جميل للأضواء الشمالية في 9-10 يوليو 2013. تعد الأشرطة الحمراء علامة جيدة على أن الشفق القطبي قد يكون مرئيًا عبر شمال الولايات المتحدة الائتمان: NOAA
مؤشر Kp هو رقم يقيس احتمالية مشاهدة الشفق القطبي ، ويتم تحديده من خلال شبكة من تسعة مقاييس مغناطيسية تم إنشاؤها حول أمريكا الشمالية. تقيس أجهزة قياس المغناطيسية قوة واتجاه المجالات المغناطيسية تمامًا مثل تلك التي نعرفها من اللعب بالمغناطيس. ينتج الشفق القطبي تغييرات في المجال المغناطيسي للأرض يتم التقاطها بواسطة مقاييس المغناطيسية هذه ، والتي يتم ترحيلها إلى NOAA واستخدامها للتنبؤ بالنشاط الحالي والقادم.
تمنحك هذه الخريطة فكرة عما يجب أن يكون عليه مؤشر Kp حتى تظهر الشفق القطبي في مواقع الولايات المتحدة وكندا. الائتمان: NOAA
بالنسبة لـ Duluth، Minn. ، يجب على مؤشر Kp فقط تسجيل '4' لاحتمال حدوث الشفق القطبي. كلما ذهبت جنوباً ، يجب أن يكون المؤشر أعلى من أجل احتمال حدوث الشفق القطبي. تم رسم الفهرس كسلسلة من الأشرطة بعرض 3 ساعات يتراوح ارتفاعها من 0 إلى 9. كما أنها مشفرة بالألوان ، حيث يمثل اللون الأخضر احتمالًا منخفضًا لعاصفة تصل إلى اللون الأحمر ، والتي تبدأ من المستوى 5 وتمتد إلى الحد الأقصى 9.
تصوير للشكل البيضاوي الشفقي الشمالي من موقع Ovation في 15 يوليو 2013. كان جنوب كندا والهامش الشمالي للولايات المتحدة تحت الشكل البيضاوي مع ظهور الأضواء الشمالية. يُظهر 'خط العرض' الأحمر إلى أي مدى يمكن رؤية الشفق القطبي جنوبًا في تلك الليلة. يتضمن موقع Ovation أيضًا تصويرًا للبيضاوي الجنوبي. الائتمان: NOAA
ال NOAA POES Auroral Activity هو نظام آخر في قائمة الإشارات المرجعية الخاصة بي. هناك يمكنك التحقق من مدى الأشكال البيضاوية الشفقية ، تلك القبعات ذات الضوء الشفقي المتوهج المتمركز على القطبين المغنطيسي الأرضي الشمالي والجنوبي. إذا رأيت الحافة البرتقالية والأحمر للشكل البيضاوي بالقرب من موقعك أو تلامسه أو تتسرب منه مباشرةً ، فاحمل معطفك وافحص السماء الشمالية بحثًا عن أي توهجات شفقية منبهة.
تقوم NOAA باستمرار بتحديث حجم وشدة الشكل البيضاوي بناءً على البيانات الواردة من القمر الصناعي البيئي المداري القطبي (في المحل) . الإدخال الأكثر حداثة في الرسوم البيانية في الوقت الفعلي للشفق البيضاوي هو NOAA موقع OVATION Aurora . بدون توجيه ، إنه أجمل منظر للشكل البيضاوي الحالي. تُظهر الخرائط كلا القطبين وتتضمن حتى خط عرض. نظرًا لأن الشفق القطبي يبلغ ارتفاعه من 60 إلى 140 ميلًا ، فيمكن رؤيته على مسافة ما وراء حافة الشكل البيضاوي.
تُظهر الخريطة البيضاوية الشفقية POES في 15 يوليو 2012 كيف تمدد الشكل البيضاوي جيدًا في شمال الولايات المتحدة لإنشاء عرض شفقي مذهل. كان CME في الرسوم المتحركة في 6 يوليو أعلاه مسؤولاً عن النشاط. الائتمان: NOAA
يصاحب مؤشر النشاط الشكل البيضاوي لـ POES. تم تقييمه من 1 إلى 10+ ، عندما يرتفع المؤشر إلى '8' ، تكون فرص الحصول على 'توهج أخضر' قليلًا على الأقل في السماء الشمالية عبر أعالي الغرب الأوسط أو عبر شمال أوروبا. يجب أن يرتفع المستوى إلى '+10' لتسلل الشفق القطبي إلى سماء دنفر.
صفحة بيانات Ace في الوقت الفعلي. عندما انخفض Bz إلى -10 وأقل (موضح باللون الأصفر) ، ارتبط المجال المغناطيسي المحلي للشمس مع الأرض لإنتاج شفق قطبي لطيف في 28-29 يونيو 2013. Credit: NASA
أخيرًا ، هناك بيانات في الوقت الفعلي تتدفق من مستكشف التكوين المتقدم (ACE) المركبة الفضائية الموجودة في مستقر L1 Lagrange Point 1 مليون ميل (1.6 مليون كم)اماممن الأرض في اتجاه الشمس. يحتوي ACE على تسعة أدوات تكتشف وتقيس تغيرات الرياح الشمسية بالإضافة إلى الجسيمات التي تنتقل عبر النظام الشمسي من أماكن أخرى داخل مجرة درب التبانة. يزودنا ACE بتحذير مسبق مدته ساعة واحدة لأي عواصف مغنطيسية أرضية (شفقية) في طريقنا من خلال الكشف عن التغيرات في صندوق النقد الدولي أو المجال المغناطيسي بين الكواكب.
يندلع فجأة جدار من الأشعة الساطعة ويلتقي في أوج ذروة صباح يوم 15 يوليو 2013 في أعقاب CME. الائتمان: بوب كينغ
صندوق النقد الدولي هو جزء من المجال المغناطيسي للشمس الذي تنقله الرياح الشمسية إلى الفضاء بين الكواكب ، وهو تدفق عالي السرعة للجسيمات دون الذرية ، ومعظمها من الإلكترونات والبروتونات. يطلق العلماء على هذا الحساء من الجسيمات المشحونة بلازما. نظرًا لأن الشمس تدور ، تنتقل البلازما الشمسية بعيدًا عن الشمس في حلزونات كبيرة مثل رش الماء من إحدى مرشات العشب الدوارة.
تظهر الأضواء الشمالية السماوية بالكامل من الخلف في منتصف التسعينيات. الائتمان: بوب كينغ
جزء من مجالها المغناطيسي هو جزء لا يتجزأ من دوامات بلازما الشمس. عندما يمر صندوق النقد الدولي بعيدًا عن الأرض ، فإنه ينزلق عادةً مباشرةً ، وينحرف عن طريق مجالنا المغناطيسي الواقي ، ولا يوجد أحد أسوأ من التآكل. ولكن عندما يشير المجال المغناطيسي الشمسي إلى الجنوب - ما يسمى ب جنوبا ب - يمكنها الاتصال بالمجال المغناطيسي للأرض الذي يتجه شمالًا. بمجرد الارتباط ، يفرغ صندوق النقد الدولي أمتعته من الجسيمات عالية السرعة في غلافنا الجوي لإضاءة السماء بالشفق القطبي ووضع مشغلي الأقمار الصناعية على حافة الهاوية.
عندما يتحول Bz جنوبًا وينخفض إلى -10 أو أقل في أعلى الرسم البياني في صفحة بيانات آيس في الوقت الحقيقي ، من المرجح أن يبدأ الشفق القطبي.
2013 شفق يوم القديس باتريك في دولوث ، مينيسوتا. الائتمان: بوب كينغ
لقد وضع الناس الطقس في الفضاء معا مفيدة للغايةصفحة تلميحات أورورايمكنك استخدامه للعثور على خط العرض المغناطيسي الخاص بك. يسرد الجدول والقائمة المنسدلة عددًا من المدن ، ولكن إذا لم تتمكن من العثور على مدينتك ، فانقر على إحدى خرائط Kp الأربعة أدناه ثم انقر على موقعك للحصول على رقمك. جميع الخرائط متاحة أيضًا في صفحة النصائح:
*أمريكا الشمالية
*أوراسيا
*أمريكا الجنوبية وشرق المحيط الهادئ
*إفريقيا - المحيط الهندي - أستراليا
مع وجود خط العرض المغناطيسي في متناول اليد ، يمكنك الآن استخدام الجداول الموجودة على الموقع لمعرفة المستوى الذي تحتاجه مؤشرات POES و Kp للوصول إليك لتبرير فقدان النوم للأضواء الشمالية. ضع في اعتبارك أن كل هذه الأساليب هي مؤشرات فقط ولا تضمن تمامًا أنك سترى أو لن ترى الأضواء الشمالية. تلعب دائمًا عوامل أخرى مثل ضوء القمر والطقس وعدم القدرة على التنبؤ بالطبيعة. لقد كنت مذربًا تمامًا في الليالي التي كان من المفترض أن يكون فيها الشفق القطبي أمرًا لا مفر منه. في أوقات أخرى ، اشتعلت الأضواء بشكل غير متوقع. إذا كان كل هذا يبدو مألوفًا ، فهو كذلك. يشترك الطقس الفضائي في العديد من نفس الإحباطات مثل التنبؤ بالطقس على الأرض.
أشعة حمراء مذهلة من شفق قطبي انفجر في 4 سبتمبر 2012. Credit: Bob King
لتلخيص ذلك ، إليك روتين التنبؤ الشفقي المعتاد لدي:
1. تحقق منNOAA توقعات الطقس الفضائي. إذا كانت الظروف تستدعي 'عاصفة طفيفة' أو أفضل منها ، فأنا أعلم أن الشفق القطبي ممكن لموقعي. اعلم أن التواريخ المدرجة هي Universal أو Greenwich Time. على سبيل المثال ، إذا كان من المتوقع حدوث عاصفة طفيفة في 20 آب (أغسطس) ، فهذا هو 19 آب (أغسطس) خلال ساعات المساء في منطقة الغرب الأوسط للولايات المتحدة.
2. تحقق من مؤشر Kp . إذا كان يميل إلى اللون الأخضر (3 أو أقل) ، فلا داعي للإثارة ، ولكن إذا ظهر شريط أصفر أو أحمر ، فقد حان الوقت للانتباه. يشير Kp من '5' إلى عاصفة مغنطيسية أرضية طفيفة مع وجود الشفق القطبي المحتمل فوق أقصى جنوب كندا وشمال الولايات المتحدة '6' أو '7' قد يعني عاصفة مرئية في أقصى الجنوب مثل كنتاكي وميسوري.
3. انقر فوق في المحل أو الحفاوة خريطة توضح امتداد الشكل البيضاوي الشفقي. إذا امتد الشكل البيضاوي إلى جنوب كندا ، أبدأ في إفراز اللعاب لأن شمال الولايات المتحدة الآن ضمن النطاق.
4. تحقق من Bz في الأعلى الرسم البياني ACE . لا شيء يضاهي رؤية قاعها عند -10 أو أقل. حان الوقت الآن للخروج لإلقاء نظرة!
5. الموقع مهم. المكان ذو الأفق الشمالي المظلم ضروري لرؤية المراحل المبكرة للشفق القطبي عندما يكون غالبًا أكثر بقليل من قوس أخضر شاحب بارتفاع 5-10 درجات. إذا كنت أشك في توهج شفقي ، فسوف آخذ الكاميرا وأقود إلى مكان قريب مع منظر مفتوح واسع إلى الشمال. في بعض الأحيان تكون هناك غيوم في الشمال ، ولكن إذا شوهدت في صورة ظلية ، فأنا أعلم أنها من الشفق لأنه لا توجد بلدة في هذا الاتجاه.
دعونا نتخطى أصابعنا في أن الشفق سيزور قريبًا. في غضون ذلك ، يمكنك تعزيز أسلوبك في التنبؤ للحصول على قفزة في العرض الكبير التالي.