همانطور که در مبحث جنسیت و ساختار زوجین در منظومه شمسی گفته شد ، جنسیت سیاره زمین در منظومه شمسی مونث است ، پس بار الکتریکی آن میبایست مثبت باشد .

 

 

 

 

 

در شکل فوق قطب‌های جغرافیایی سیاره زمین نشان داده شده است . همانطور که میدانیم خورشید از شرق طلوع کرده و از غرب ، غروب می‌کند . پس جهت چرخش ( اسپین ) سیاره زمین همان جهت فلش آبی رنگ است ، یعنی اگر سیاره زمین را از بالای قطب شمال جغرافیایی بنگریم دوران آن پاد ساعت گرد خواهد بود ، یعنی مخالف جهت چرخش عقربه‌های ساعت . به شکل زیر توجه نمایید .

 

 

 

 

با توجه به اینکه طبق قرارداد جهت میدان الکتریکی بار مثبت از داخل به طرف خارج ( به طرف بار منفی ) است ، فلش قرمز رنگ جهت دوران میدان الکتریکی را نشان می‌دهد و با قانون دست راست میتوانیم جهت میدان مغناطیسی و قطبین مغناطیسی را مشخص کنیم . به شکل زیر توجه کنید :

 

 

 

 

در رسم فوق دایره قرمز رنگ سیاره زمین با بار الکتریکی مثبت فرض شده که حول محور عمودی در حال دوران ( اسپین ) است . فلش قرمز رنگ جهت دوران میدان الکتریکی و فلش سبز رنگ جهت دوران ( اسپین ) سیاره زمین است . در این وضعیت قطب شمال جغرافیایی قطب S مغناطیسی و قطب جنوب جغرافیایی قطب N مغناطیسی خواهد بود یعنی شکل زیر :

 

 

 

 

این پدیده دو نظریه ارایه شده مبنی بر دوران میادین الکتریکی و ساختار زوجین ( مذکر و مونث [منفی و مثبت] ) در منظومه شمسی را ثابت می‌کند . ولی اینک دو سوال مهم مطرح میشود .

 

1-  سرعت زاویه‌ای سیاره زمین خیلی کم است ، یعنی یک دور در بیست و چهار ساعت ، این اسپین چگونه میتواند میدان الکتریکی سیاره زمین را دوران دهد ؟

2-  چنین به نظر می‌رسد که سطح سیاره زمین بار الکتریکی منفی دارد ، چگونه بار الکتریکی آن مثبت خواهد بود ؟

3- همانطور که میدانیم حرارت باعث کاهش خاصیت مغناطیسی در فلزات میشود ، در حالی که هسته زمین فلزی و از جنس نیکل است با این دمای خیلی زیاد هسته ،  چرا خاصیت مغناطیسی آن از بین نرفته و نمی رود ؟

 

 

جواب :

1- همانطور که میدانیم هسته زمین مایع و فلزی است . مایع بودن به علت حرارت زیاد است ، در واقع هسته زمین به حالت مذاب و گداخته است که مسلما به علت یونیزه شدن بار الکتریکی مثبت خواهد داشت و همانطور که در مبحث فضای مشبک ، الکتروگراویتی  و نیروهای پیشران و اسپین در فضا گفته شد این هسته با سرعت بسیار زیادی شروع به دوران خواهد کرد که علت اصلی سرعت زاویه‌ای سیاره زمین همین مسئله است  . در این شرایط میدان الکتریکی دوران پیدا کرده و قطبین مغناطیسی پدیدار خواهند شد .

 

2- وقتی بار الکتریکی هسته سیاره زمین مثبت باشد ، مسلما سطح سیاره زمین همانند اتم‌ها بار الکتریکی منفی پیدا خواهد کرد ، ولی چون سرعت زاویه‌ای سطح سیاره زمین کم است ، این میدان الکتریکی منفی دوران قابل ملاحظه‌ای نخواهد داشت و دوران میدان الکتریکی مثبت هسته ، همواره قالب خواهد بود .

 

 

 

 

در اشکال فوق مارپیچ‌های قرمز رنگ بیانگر دوران میدان الکتریکی سیاره زمین است ، که فقط سه‌تای آنها رسم شده است . منحنی‌های آبی رنگ بیانگر خطوط میدان مغناطیسی است که فقط یک سطح از آن رسم شده است . همانطور که قبلا گفته شد خورشید مونث است ، پس بار الکتریکی آن نیز مثبت خواهد بود و چنین به نظر میرسد که در زمان دفع بارهای الکتریکی ، بیشتر از همه بار الکتریکی مثبت یعنی پروتونها به طرف فضای بیرون خورشید پرتاب شوند که این ذرات با سرعت به طرف سیاره زمین میرسند و به دام میدان الکترومغناطیسی آن می‌افتند . با توجه به اینکه انتهای این مارپیچ‌ها به طرف قطبین مغناطیسی و جغرافیایی است و امتداد و راستای میدان الکتریکی سیاره زمین از طرف داخل به سمت بیرون است ، تراکم و چگالی این ذرات در قطبین افزایش پیدا کرده و تصادم آنها با لایه‌های بالایی اتمسفر ، باعث یونیزه شدن گازها شده و این گازها در حالت برانگیخته از خود نور ساتع خواهند کرد .

 

 

ساختار اسپیرال لکاریتمی ( مارپیچ طلایی یا فیبوناچی ) در عکس فوق کاملا مشهود است که اشاره به دوران میادین الکتریکی دارد .

 

aurora

3- زمین شناسان با برسی امواج زلزله حدس میزنند که هسته زمین فلزی و از جنس نیکل است در حالی که فشار در هسته زمین چیزی در حدود 2 الی 3 میلیون اتمسفر است و در این شرایط ، گاز هیدروژن به صورت فلز در آمده که به آن هیدروژن فلزی می گویند چه برسد به سایر عناصر . در واقع تمامی عناصر در این فشار ، بسیار چگال و سخت هستند که با فلزات اشتباه گرفته شده اند . ولی همانطور که توضیح داده شد علت مغناطیسی بودن زمین یونیزه شدن عناصر در هسته و دوران آنها با سرعت زاویه ای است که گشتاور مغناطیسی را پدیدار و باعث میشود .

---

 

به گفته آنها این پدیده ناشی از انتشار مقدار عظیمی انرژی ذخیره شده است که 100 هزار کیلومتر بالاتر از سطح زمین در میدان مغناطیسی محافظ آن روی می‌دهد . این حوادث انفجار گونه زمانی اتفاق می‌افتد که خطوط میدان مغناطیسی زمین تحت فشار زیاد ، ناگهان شکل تازه‌ای به خود می‌گیرند . این نتیجه گیری بر اطلاعات جمع آوری شده توسط پنج ماهواره سازمان هوا - فضای آمریکا ، ناسا ، که دور زمین می‌گردند استوار است . واسیلیس آنجلوپولوس از دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس گفت : " ما عاملی که نورهای شمالی را به رقص در می‌آورد کشف کرده‌ایم ."

وی دانشمند ارشد ماموریت تمیس (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) است . محققان با استفاده از پنج ماهواره همانند تمیس که در فاصله زیاد از یکدیگر می‌گردند و همچنین شبکه حمایتی آنها روی زمین ، سلسله حوادثی را ردیابی کردند که با یک " زیر توفان " اولیه شروع شده و در نهایت به یک رقص رنگارنگ نور در آسمان شب دو قطب زمین منجر می شود . این مطالعات تایید کرد که توفانها با یک به اصطلاح " باز اتصال " در خطوط میدان مغناطیسی شروع میشود .

نیکولا فاکس دانشمند دانشگاه جانز هاپکینز توضیح داد : " زمین غرق بادهای خورشیدی است ، که میدان مغناطیسی خورشید را با خود حمل می کنند . "

" این میدان میتواند در جهت‌های مختلف قرار گیرد اما وقتی در جهت مقابل میدان مغناطیسی زمین قرار می گیرد ، درست همانطور که دو قطب مخالف یک آهنربا همدیگر را جذب می کنند ، خطوط دو میدان شکسته شده و به هم می پیوندند ."

" این اتصال مجدد باعث ورود مقدار عظیمی انرژی خورشیدی به داخل اتمسفر مغناطیسی زمین می شود . این به نوبه خود یک زیر توفان ایجاد می کند که در نهایت منجر به نورهای قطبی می شود . " رصدهای تمیس نشان می دهد که یک زیر توفان در منطقه‌ای از فضا به فاصله تقریبا یک سوم مسافت زمین از ماه روی می دهد و یک الگوی مشخص را دنبال می کند . این الگو حاوی یک دوره باز اتصال ، و بعد روشنایی سریع نورها و گسترش سریع این نورها به سوی قطب‌هاست . این فرآیند در توزیع مجدد جریانهای الکتریکی که در اطراف زمین در فضا جریان می یابند به اوج می رسد .

درک زیر توفانها مهم است چون این پدیده می تواند ذرات پرانرژی زیانبار را به زمین نزدیک کند ، جایی که فضانوردان و ماهواره‌ها قرار دارند . جریانهای عظیم همچنین می تواند وارد اتمسفر شده و خطوط برق و سیستم های ارتباطی را مختل کند . دانشمندان مایل هستند امکان پیش بینی مشکلات احتمالی این پدیده را داشته باشند .

 

http://www.bbc.co.uk/persian/science/story/2008/07/080727_si-polarlights-clues.shtml

 

 

اما قبل از این اکتشاف دانشمندان در مبحث هندسه دوجینی و ساختار خورشید ؛ ذره یا ماده اولیه ( دخان ) را باور کنیم عنوان شده بود که شفق قطبی حاصل تخلیه انرژی توسط بادها ( طوفانهای ) خورشیدی در اتمسفر سیاره زمین است . در واقع همانطور که انرژی خورشید در اتمسفر خودش تخلیه میشود ، این انرژی توان تخلیه شدن در اتمسفر سیاره زمین را نیز دارد . استنباط ما این است ، همانطور که امواج الکترومغناطیس بسته به فرکانس یا طول موجشان در لایه‌ها و زیر لایه‌ها ( ترازهای انرژی ) از اتم‌ها القا یا جذب میشوند ، بادها و طوفانهای الکترومغناطیسی خورشید نیز توان القا یا جذب در لایه‌های بخصوصی از اتمسفر سیاره زمین را دارند که به این پدیده ، شفق قطبی گفته میشود . مبحث مرتبط ( اصل تبادل انرژی کوانتومی توسط لایه‌ها و زیر لایه‌ها در اتم‌ها )

 

مقدمه

در عرضهای بالای زمین ، آسمان شب ، بصورت درخشانی به شکل متحرک روشن می‌شود که شفق قطبی نامیده می‌شود. آنها شفاف هستند و می‌توان ستاره‌ها را از داخل آنها مشاهده کرد. اغلب نور آنها به قدری می‌درخشد که می‌توان نوشتجات را خواند و رنگ آنها همیشه سبز مایل به زرد نیست. شفق قطبی شمالی و شفق قطبی جنوبی را می‌توان در هر شب روشن مشاهده کرد و شدت نور آنها متغیر بوده و تابع تعدادی پارامتر است. راه شیری توسط یک شفق قطبی روشن ، دیده نمی‌شود.

همچنین آشکار است که شفق قطبی به هنگام روز بوجود می‌آید، بطوری که نور آن همواره در اتمسفر عرضهای بالا انتشار می‌یابد. وجود شفق قطبی چندین قرن است که مورد شناسایی قرار گرفته است. در اوایل تصور می‌شد که شفق قطبی ناشی از بازتاب نور خورشید توسط یخهای فطبی است. نظریه دیگری عبارت از روشن شدن آسمان توسط خدایان بوده است. امروزه نظریه ذرات باردار شتاب‌دار مسئول این پدیده شناخته شده‌اند.

شفق قطبی چگونه تشکیل می‌شود؟

نیروهای لورنتس که موجب انحراف مسیر الکترونها در میدان های مغناطیسی می‌شود در بسیاری از پدیده‌های طبیعی تجلی می‌یابند و فقط با یاری گرفتن از این نیروها توضیح آنها ممکن است. یکی از تماشایی‌ترین و با شکوهترین پدیده‌ها از این نوع شفق قطبی است، که مشخصه عرضهای جغرافیایی بالا , نزدیکیهای شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی که در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می‌شود.

آسمان تابان می‌شود و نقشهایی با رنگها و شکلهای گوناگون دیده می‌شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت ، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موجهای متفاوت ، که مانند پرده‌ها و نوارها بازی می‌کنند و پیچ و تاب می‌خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می‌کند. طبیعت و منشأ شفقهای قطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود. تا اینکه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد.

ارتفاع شفقهای قطبی

قبل از همه ، دانشمندان موفق شدند ارتفاعی را که شفقهای قطبی ظاهر می‌شوند، تعیین کنند. به این منظور از یک تابانی از دو نقطه به فاصله چند ده کیلومتر از یکدیگر عکس گرفتند. به کمک چنین عکسهایی ثابت کردند که شفقهای قطبی در ارتفاع 80 تا 100 کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در ارتفاع 100 کیلومتر) ظاهر می‌شوند. به این ترتیب دریافتند که شفقهای قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در جو زمین هستند، که تا اندازه‌ای به تابانی در لامپ های تخلیه گاز شبیه می‌باشند.

دوره تناوب ظهور شفق های قطبی

رابطه جالب بین شفقهای قطبی و پدیده‌های دیگر روشن است. شفقهای قطبی با دوره‌های متفاوت مشاهده می‌شوند. اختلاف دوره‌های شفق قطبی بعضی اوقات به چندین سال می‌رسد. مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته‌اند که دوره‌های زیادی ماکزیمم شفقهای قطبی بطور مرتب در 11.5 سال تکرار می‌شوند . در طول این مدت ، شماره شفقهای قطبی نخست سال به سال کاهش می‌یابد و سپس شروع می‌کند به زیاد شدن تا مقدار آن در 11.5 سال از نو به ماکزیمم می‌رسد.

سایر پدیده‌های زیبای جوی

مشاهده سطح خورشید ، از خیلی پیش ، وجود لکه های تار و نامنظمی را روی قرص آن آشکار ساخته اند که اغلب شکل و جایشان عوض می شود، معلوم شده است که تعداد و مساحت کل این لکه ها از سالی به سال دیگر ، نه به طور کاتوره ای بلکه با همان دوره 11.5 سال , تغییر می کنند . در این فرایند , ماکزیمم لکه های خورشیدی ، یا فعالیت خورشیدی ماکزیمم ، همزمان با شفق قطبی ماکزیمم عارض می شوند و نابودی آنها نیز با هم هماهنگ می باشد.

تعداد توفانهای مغناطیسی به ماکزیمم خود می‌رسد. در سالهای اخیر رابطه مشابهی بین فعالیت خورشیدی (تعداد لکه‌های خورشیدی) و شرایط انتشار امواج رادیویی در لایه‌های بالای جو اثبات شده است. بنابراین مسأله ، علاوه بر معنای نظری محض ، اهمیت عملی نیز پیدا کرده است.

فرضیه بیرکلند در مورد لکه‌های خورشیدی

بیرکلند (B. Birkeland) دانشمند نروژی با مقایسه نتایج اخیر این فرضیه را مطرح کرد که لکه‌های خورشیدی ناحیه‌هایی هستند که آنها باریکه‌های ذرات باردار (الکترونها) به داخل فضای اطراف گسیل می‌شوند. این ذرات با رسیدن به لایه‌های بالای جو زمین ، از طریق برخوردهای الکترون در این لایه‌ها ، مشابه تخلیه گاز در لوله ، گازها را به تابانی وا می‌دارند. این الکترونها همچنین روی میدان مغناطیسی زمین و شرایط انفجار امواج رادیویی مجاور زمین اثر می‌گذارند.

اگر نظریه بیرکلند درست باشد، چرا شفقهای قطبی در عرضهای بالا ، یعنی در نواحی نزدیک به قطبها مشاهده می‌شوند؟ در صورتی که می‌دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می‌کنند. پاسخ این پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژی دیگر پیدا کرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می‌رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می‌کنند. در آنجا نیروی لورنتس بر آنها اثر می‌کند و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می‌سازد. استرمر محاسبات ریاضی پیچیده‌ای انجام داد و مسیر این الکترونها را در میدان مغناطیسی زمین حساب کرد. او نشان داد که ذرات باردار منحرف شده توسط میدان مغناطیسی زمین ، به یقین فقط به نواحی قطبی کره زمین وارد می‌شوند.

این نظریه که در انحراف ذرات باردار در میدان مغناطیسی زمین نیروی لورنتس را به حساب می‌آورند، با شمار زیادی از نتایج آزمایشگاهی به خوبی همخوانی دارد و در حال حاضر پذیرش همگانی یافته است. هر چند به تازگی برای توضیح کمی تمامی این دیدگاه دشواریهایی بروز کرده است.