Маълумоти умумӣ

Фаҷри қутбӣ ё тобиши қутбӣ чи гуна пайдо мешавад? Зарраҳои зарядноки магнитосфера, ки онҳо аз Шамоли офтобӣ ба воситаи майдони магнитии Замин дошта шуда, ба атмосфераи Замин ворид мешаванд. Дар натиҷаи ворид шудани  зарраҳои заряднок аз атмосфера онҳо ба атому молекулаҳои атмосфера бархӯрда, онҳоро ба ангезиш медароранд. Дар натиҷаи ин ангезиш атому молекулаҳо дар дарозиҳои мавҷҳои гуногун нур (нури сабз, сурх ва ғ.) афканда,  фаҷри қутбиро ҳосил мекунанд. Фаҷрҳои қутбӣ асосан дар минтақаҳое пайдо мешаванд, ки ин митақаҳо аз қутбҳои магнитии Замин 10-20 дараҷаи кунҷӣ дуранд. Дар вақти бӯҳронҳои геомагнитӣ  фаҷрҳои қутбӣ васеъ доман паҳн карда, то арзҳои поёнӣ омада мерасанд. Масалан ин ҳодисаро баъзан аз ш. Москва низ дидан мумкин аст.

 Расми 1. Фаҷрҳои қутбӣ

Гурӯҳбандӣ

  Фаҷрҳои қутбиро ҳамчун ҳодисаи табии ба диффузӣ ва нуқтагӣ ҷудо мекунанд.  Фаҷрҳои қутбии диффузӣ чунон хираанд, ки онҳоро ҳатто дар шабҳои торик низ бо чашми оддӣ дидан имкон надорад. Фаҷрҳои қутбии нуқтагӣ чунон равшананд, ки дар онҳо бо чашми оддӣ чандин намуди рангро дидан мумкин аст. Фаҷрҳои қутбии нуқтагӣ чунон равшананд, ки бо равшании онҳо ҳатто дар шаб китоб хондан имкон дорад.  Фаҷрҳои қутбиро танҳо дар шаб мушоҳида кардан мумкин аст. Фаҷрҳои қутбие, ки дар шимоли Руссия рух медиҳанд, бо номи фаҷрҳои шимолӣ маълуманд.

 Сабаби пайдоиши фаҷрҳои қутбӣ

  Фаҷрҳои қутбӣ дар қабати стратосфераи атмосфераи Замин дар наздикии қутбҳои магнитӣ пайдо шуда, дар намуди ранги сабз ва баъзан бо омехтаи ранги сурх намуддор мешаванд. Фаҷрҳои қутби баъзан хатҳои майдони магнитиеро доро мешаванд, ки дар натиҷа онҳо шаклашонро дар муддати аз якчанд сония то якчанд соат тағйир медиҳанд. Фаҷрҳои қутбӣ асосан дар наздикиҳои баробаршавии шабу рӯз ба амал меоянд. Фаҷрҳои қутбӣ бо майдони магнитии Замин алоқаи зич доранд. Майдони магнитии Замин зарраҳои баландэнергияи шамоли Офтобиро дошта, ба тарафи қутбҳо равона мекунад, ки ба ин восита онҳо вориди атмосфераи Замин мешаванд.

Расми 2. Мавқеъи пайдоиши фаҷрҳои қутбӣ (ранги сурх)

  Дар натиҷаи ворид шудани ин зарраҳои ионизатсияшуда ба атмосфераи Замин онҳо ба атому молекулаҳои атмосфера бархӯрда, онҳоро ба ангезиш медароранд, ки ин сабаби нурафканиашон дар рангҳои гуногун (дарозиҳои мавҷи гуногун) ба монанди ранги сабз, сурх, нилобӣ ва ғайра мегардад. Ин афканиши гуногунранг ба намуди давраҳои калон дар атрофи қутбҳо пайдо мешаванд. Дар вақти хуруҷи баланди Офтоб, ки афканиши Офтоб зиёд аст ва дараҷаи таъсироти шамоли офтобӣ ба магнитосфераи сайёраҳо  зиёд мешавад, ин боиси зиёдшавии равшаннокии фаҷрҳои қутбӣ мегардад. Бояд қайд кунем, ки фаҷрҳои қутбӣ дар дигар сайёраҳое, ки дорои магнитосфераи пурқувватанд  мушоҳода мешаванд. 

 Фаҷрҳои қутбӣ чӣ гуна пайдо мешаванд?

  Фаҷрҳои қутбӣ натиҷаи ҳосилшавии фотонҳои рӯшноӣ дар атмосфераи Замин дар баландиҳои тақрибан 80 км мебошад. Молекулаҳои нитроген ва оксиген дар таҳти таъсири зарраҳои зарядноки баландэнергияи Офтоб ба ҳолати ангезиш мегузаранд ва дар вақти ба ҳолати муқаррарӣ гузаштанашон, ки электронҳояшон дар мадори аввалаашон ҷойгир мешаванд, аз худ квант (даста) – и рӯшноӣ меафкананд.  Молекула ва атомҳои гуногун рангҳои гуногунро меафкананд. Масалан: молекулаи оксиген вобаста аз дараҷаи фурӯбарии худ энергияи рӯшноиро рангҳои сабз ё сурхчатоб ва молекулаи нитроген бошад, рангҳои кабуд ва ё сурхро  меафкананд. Атоми нитроген ранги кабудро дар ҳолати барқароркунии он электронашро аз иониш меафканад. Ранги сурхро бошад, ҳангоми аз ҳолати ангехташуда ба ҳолати аввалааш баргаштан меафканад.

 Нақши оксиген

  Оксиген яке аз элементҳои ғайриодди аз ҷиҳати баргардиш аз ҳолати ангезиш ба ҳолати асосӣ мебошад. Гузариш аз ҳолати ангезиш ба ҳолати асосии он 0,75 сонияро дар бар мегирад. Афканиши ранги сабз аз атоми оксиген ду дақиқа идома карда, баъд аз он афканиши ранги сурх оғоз мешавад. Бархӯриши энергияи ангехташуда бо дигар атом ва молекулаҳо афканиши рӯшноиро ба амал меорад. Дар қабатҳои болоии атмосфера миқдори оксиген кам аст, бинобар ин бархӯриш хеле дер иттифоқ меафтад ва ин боиси рӯшноии сурх афкандани атоми оксиген мегардад. Бо наздик шудан ба сатҳи Замин бархӯриш зиёд ва афканиши рӯшноии сурх қатъ мешавад. Дар наздикии сатҳи Замин афканиши  рӯшноии сабз ҳам қатъ мешавад.

 Магнитосфера ва шамоли офтобӣ

  Замини мо ҳамеша дар сели  шамоли офтобӣ ғарқа аст. Шамоли офтобӣ ин сели плазмаи тафсонест, ки аз тоҷи Офтоб таҳти таъсири ҳарорати 2 млн. дараҷа ба ҳама тараф партофта мешавад. Плазма ин гази тафсонест, ки аз электронҳо, протонҳо ва  ионҳои мусбати элементҳои гуногун иборат  аст. Суръати шамоли офтобӣ дар наздикиҳои мадори Замин ба 400 – 450 км/с, зичиаш 5 ион дар як сантиметри мукааб ва шиддаташ ба 2-5 нТл мерасад. Дар вақти бӯҳрони магнитӣ таъсир ва суръати плазмаи офтобӣ якчанд маротиба афзуда, боиси пурқувват шудани майдони магнитии байнисайёравӣ мегардад. Майдони магнитии байнисайёравӣ дар Офтоб, дар доғҳои он ташаккул ёфта, қад – қади хатҳои қуввагии онҳо шамоли офтобӣ ба фазои кайҳон паҳн мешавад.

Магнитосфераи Замин

  Магнитосфераи Замин дар натиҷаи таъсири шамоли офтобӣ ва майдони магнитии Замин ташаккул меёбад. Магнитосфераи Замин роҳи шамоли офтобиро гирифта, онро то масофаҳои 70 000 км (11 радиусов Замин) бо худ бурда, дар масофаҳои 12000 км то 15000 км (аз 1,9 то 2,4 радиуси Замин) мавҷи зарбавии сариро ба вуҷуд меорад. Паҳноии магнитосфераи Замин ба 190 000 км (30 радиуси Замин) мерасад. Дар қисми шабона, яъне дар қисми ба Офтоб муқобил хатҳои қуввагии магнитосфераи Замин то масофаҳои  1 300 000 км тӯл мекашанд.

Расми 3. Майдони магнитии Замин

  Шиддатнокии магнитосфераи Замин бо зиёд шудани зичии сели шамоли офтобӣ меафзояд. Дар вақти бархӯрии сели плазмаи магнитосферӣ ба майдони магнитии Замин ба таври перпендикулярӣ қисме аз ин сели плазмавӣ ба қади хатҳои қуввагии майдони магнитии Замин ба тарафи боло ва поён ҳаракат карда, дар атмосфера энергияаашонро гум мекунанд, ки ин омил сабаби пайдоиши фаҷрҳои қутбӣ мешавад. Электронҳои магнитосферӣ бо шитоб ҳаракат карда, бо газҳои таркиби атмосфера бар мехӯранд, ки ин ҳодиса афрӯзиши атмосфериро ба амал меорад.

  Бӯҳрони магнитӣ ва фаҷри қутбӣ асосан дар давраи фаъолияти баланди ёздаҳсолаи Офтоб, ки дар аксар ҳолат се соли идома мекунад, хубтар аён мегардад. Пайдоиши фаҷри қутбӣ дар минтақаҳои арзҳои поёнӣ асосан ба тамоюли майдони магнитии байнисайёравӣ вобаста аст. Тири чархзании Офтоб нисбат ба мадори Замин таҳти кунҷи 8 дараҷаи кунҷӣ ҷойгир аст. Шамоли офтобӣ сели плазмавиро аз қутбҳои Офтоб назар ба экватори он бо суръати зиёдтар мепартояд. Дар байни ҳар шаш моҳ суръати зарраҳо дар магнитосфераи Замин кам шуда меравад. Суръати шамоли офтобӣ дар санаҳои 5 – уми март ва  5 – уми сентябр, ки ба баробаршавии шабу рӯз наздик аст, ба миқдори 50 км/с зиёд мешавад.

Таъсироти фаъолияти Офтоб

  Алоқаи байни фаҷри қутбӣ бо шамоли офтобӣ дар соли  1880 пай бурда шуд. Аз рӯи тадқиқотҳое, ки соли 1950 гузаронида шуд маълум шуд, ки электорнҳо ва протонҳои шамоли офтобиро магнитосфераи Замин медорад, ки онҳо дар натиҷа ба газҳои атмосфера бар мехӯранд. 

  Ҳарорат дар тоҷи Офтоб ба миллионҳо дараҷа мерасад. Дар чунин ҳарорат бархӯрии ионҳо хеле шиддатнок аст. Дар натиҷаи чархзании Офтоб электронҳо ва протонҳои озод аз атмосфераи Офтоб канда шуда, ба рафти хатҳои магнитӣ парвоз мекунанд.  Дар фазои наздизаминӣ зарраҳои заряднок ба дараҷаи зиёд майдони магнитии Заминро мефишоранд. Майдони магнитии Замин дар наздикии қутбҳо шиддатнокии пастро дорост, бинобар ин  зарраҳои заряднок маҳз аз қутбҳо ба атмосфераи Замин ворид шуда, ба газҳои атмосфера бар мехӯранд. Ин бархӯрӣ боиси афканиши нурҳои рангин мешавад, ки мо онро фаҷри қутбӣ ном мебарем.