تور شفق قطبی شمالگان و گشت مسکو

شفق قطبی، نمایش رنگارنگی از نورها در آسمان شب است که به‌واسطه خورشید و قطب‌های مغناطیسی کره زمین ایجاد می‌شود. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که باد‌های خورشیدی با گازهای موجود در لایه «مگنتوسفر» زمین واکنش می‌دهند. مگنتوسفر یکی ار لایه‌های الکترومعناطیسی زمین است که  تعامل با بادهای خورشیدی در آن صورت می‌گیرد. ذرات حاوی بار الکتریکی اطراف زمین در این لایه وجود دارند و از ورود ذرات خورشیدی آسیب‌زا به زمین جلوگیری می‌کنند؛ با این حال، گاهی بادهای خورشیدی از مگنتوسفر عبور می‌کنند و برخورد ذرات باردار خورشیدی با ذرات باردار زمین منجر به یونیزه شدن مولکول‌های موجود در جو و نمایشی زیبا از شفق‌های قطبی می‌شود. با اینکه این پدیده در شب بهتر دیده می‌شود، منشا شکل‌گیری شفق قطبی «خورشید» است.

شفق‌های قطبی در مناطق شمالگان و جنوبگان، در مدارهای ۶۶٫۵ درجه به بالا قابل‌مشاهده هستند. نام دیگر این پدیده در شمال «شفق شمالی» است و در جنوب به آن «نورهای جنوبی» نیز گفته می‌شود. شفق‌های قطبی به‌ندرت در مدارهای بین استوا تا ۶۶٫۵ درجه شمالی یا جنوبی رویت می‌شوند.

علت پیدایش شفق های قطبی

خورشید علاوه بر گرما و نور، انرژی زیاد و ذرات کوچک دیگری نیز به‌سمت زمین می‌فرستد. میدان مغناطیسی اطراف زمین از آن در برابر بیشتر انرژی‌ها و ذرات محافظت می‌کند؛ اما خورشید همواره انرژی یکسانی ارسال نمی‌کند.

خورشید، توپی از گازهای بسیار داغ است؛ گازهایی که از ذرات باردار الکتریکی به نام یون تشکیل شده‌اند. این یون‌های باردار به‌صورت جریانی دائمی از سطح خورشید جدا می‌شوند. این جریان دائمی را بادهای خورشیدی می‌نامند. زمانی که این بادها شدت پیدا می‌کنند، از آن‌ها با نام طوفان خورشیدی یا «خروج جرم از تاج خورشید» (coronal mass ejection) نیز یاد می‌کنند. بادها و طوفان‌های خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین برخورد می‌کنند. بدون میدان‌های مغناطیسی بادهای خورشیدی می‌توانند جو شکننده زمین را از میان ببرند و حیات روی زمین را به خطر اندازند.

به‌طور معمول، میدان‌های مغناطیسی اطراف زمین به جهت محافظت و حفظ حیات کره، جلوی بیشتر بادهای خورشیدی را می‌گیرند. طوفان‌های خورشیدی حجم زیادی از ذرات باردار را با سرعت بالایی در فضا پخش می‌کنند. اگرچه بسیاری از این بادها و طوفان‌ها توسط لایه مگنتوسفر مسدود می‌شوند، برخی از یون‌ها برای مدت کوتاهی در فضایی حلقه‌ای شکل در ناحیه‌ای به نام یونوسفر (Ionosphere) در اطراف جو زمین به دام می‌افتند. برخورد این بادها با میدان‌های مغناطیسی، آن‌ها را به‌سمت قطب‌های شمال و جنوب و یونوسفر منحرف می‌کنند. این اتفاق منجر به‌شکل‌گیری کمربند تابشی به نام «وان آلن» می‌شود. این کمربند تابشی ذرات مضر برای کره زمین را به خود جذب می‌کند.

ناحیه یونوسفر در اطراف قطب‌های ژئومغناطیسی زمین قرار گرفته‌ است. این قطب‌ها محور میدان مغناطیسی زمین را مشخص می‌کنند و در فاصله ۱۳۰۰ کیلومتری قطب‌های جغرافیایی زمین در حرکت هستند.

در ناحیه یونوسفر گازهای بسیار داغ که متشکل از یون‌های باردار هستند، با گازهای موجود در اتمسفر همچون اکسیژن و نیتروژن واکنش می‌دهند. در این برخورد‌ها اتم‌های موجود در جو زمین برانگیخته می‌شوند و از خود نور ساطع می‌کنند.

زیباترین شفق‌های قطبی زمان اتفاق می‌افتد که بادهای خورشیدی با بیشترین سرعت بوزند. در این صورت، برخوردهای بیشتری با اتم‌های موجود در جو زمین رخ می‌دهند. در نتیجه این برخوردها تابش‌ها بیشتر نمایان می‌شوند و منظره شفق قطبی منحصربه‌فردتر خواهد شد. در طول این برخوردها، هاله‌ای درخشان در اطراف قطب‌های جغرافیایی زمین شکل می‌گیرد. شفق‌های قطبی به‌طور معمول در فاصله ۹۷ تا هزار کیلومتری از سطح زمین اتفاق می‌افتند و طول آن‌ها تا هزاران کیلومتر می‌رسد.

با وجود پیشرفت‌های علمی بسیار در علم «هلیوفیزیک» (Heliophysics) و جو، ابعاد زیادی از پدیده شفق قطبی پنهان مانده است. هلیوفیزیک علمی است که به مطالعه فیزیک خورشید و ارتباط آن با منظومه شمسی می‌پردازد.

تا سال ۲۰۲۱ و انتشار مقاله‌ای در مجله «Nature Communications»، دانشمندان هنوز نمی‌دانستند که ذرات پر انرژی باد خورشیدی چگونه با سرعت ۷۲ میلیون کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند. در ژوئن همان سال با کشف پدیده‌ای به نام امواج آلفون منشا سرعت بالای آن‌ها کشف شد. امواج آلفون به‌دلیل نیرو‌های الکترومغناطیس در پلاسما شکل می‌گیرند؛ این امواج طول موج پایین و قدرت بالایی دارند و ذرات خورشیدی در راستای این امواج در جو زمین حرکت می‌کنند و به سرعت شتاب می‌گیرند.

مورمانسک شهری واقع در شبه جزیره کولا در منتهی الیه شمال غرب روسیه است، که با کشور فنلاند هم مرز است و کمی بالاتر از مدار قطب شمال قرار گرفته است. این بدان معنی است که هوای آن بسیار بسیار سرد است. مورمانسک به شفق قطبی اش شهرت دارد و یکی از بهترین نقاط برای رویت شفق قطبی به شمار می آید. مورمانسک شهری در شمال غربی روسیه و مرکز ناحیه مورمانسک اوبلاست است. این شهر حدود ۲۰ کیلومتر در امتداد کرانه شرقی خلیج کولا وسعت یافته است. مورمانسک در فاصله ۱،۸۵۰ کیلومتری از شمال مسکو و ۱،۳۳۰ کیلومتری از شمال سن پترزبورگ قرار گرفته است و مساحتی برابر با ۱۵۴ کیلومتر مربع دارد. طبق سرشماری انجام شده در سال ۲۰۱۵، حدود ۳۰۵،۰۰۰ نفر جمعیت دارد.

در مورمانسک تابستان ها کوتاه و خنک است و اغلب روزها هوا ابری می باشد و زمستان هایی همراه با برف سنگین، یخبندان و آسمانی پر از ابرهای تیره دارد. دمای هوا به طور معمول در بازه ۱۵٫۶- تا ۱۶٫۷ درجه سانتی گراد قرار دارد و به ندرت در زمستان به ۲۸- درجه و در تابستان ها به ۲۴٫۴۴ درجه می رسد. در کل می توان گفت که بهترین زمان سفر به مورمانسک برای انجام فعالیت هایی که به هوای مساعدی نیاز دارد، اواسط ماه جولای تا اوایل ماه آگوست است.

ناحیه مورمانسک اوبلاست در منابع طبیعی بسیار غنی است و از صنایع اصلی آن می توان به استخراج مواد خام و پردازش های اولیه آن اشاره کرد. استخراج و ذوب فلزات، تولید انرژی الکتریسیته، صنایع غذایی و ماهیگیری مهمترین فعالیت های صنعتی مورمانسک هستند. بندر مورمانسک نقش مهمی در حمل و نقل دریایی روسیه ایفا می کند، به طوری که ۴۱% از سهم حمل و نقل دریایی این کشور به ناحیه مورمانسک اوبلاست تعلق دارد. ماهیگیری نیز یکی از صنایع پر درآمد مورمانسک است و ۱۶% از کل محصولات دریایی روسیه از این شهر تامین می شود.