Της Γεωργίας Αλέξη
Το πολικό σέλας δεν είναι άγγελοι παγιδευμένοι στον πάγο, κύκνοι, γριές, ανύπαντρες χορεύτριες, φωτιές απογόνων, ούτε ψυχές νεκρών, όπως πίστευαν διάφοροι λαοί στο παρελθόν. Είναι όμως ένα πανέμορφο, φωτεινό, φυσικό φαινόμενο, το οποίο μοιάζει με μια πολύχρωμη «κουρτίνα» που ανεμίζει στον ουρανό, αλλάζοντας συνεχώς χρώμα και μορφή.
Παρατηρείται σχεδόν καθημερινά κατά μήκος των ζωνών που το κέντρο τους απέχει 10 μοίρες από τους πόλους.
Οφείλεται σε συγκρούσεις που πραγματοποιούνται στα άνω στρώματα της ατμόσφαιρας, στα 100-200 χιλιόμετρα ύψος, μεταξύ ηλεκτρονίων που έχουν επιταχυνθεί στο Διάστημα και ατόμων και μορίων που βρίσκονται στη γήινη ατμόσφαιρα.
Σέλας έχουν όλοι οι πλανήτες με γρήγορη περιστροφή, των οποίων οι πυρήνες είναι υγροί, υψηλής θερμοκρασίας και ηλεκτρικά αγώγιμοι, όπως η Γη.
Η δομή που σχηματίζει το μαγνητικό πεδίο ονομάζεται μαγνητόσφαιρα. Στη διάρκεια του σέλαος παρατηρούνται μεταβολές στο μαγνητικό πεδίο της Γης και γι' αυτόν τον λόγο το όλο φαινόμενο ονομάζεται μαγνητική υποκαταιγίδα.
Η υποκαταιγίδα είναι αποτέλεσμα της επανασύνδεσης των μαγνητικών γραμμών και συμβαίνει μόνον όταν το μαγνητικό πεδίο του ηλιακού ανέμου είναι αντίθετο στο μαγνητικό πεδίο της Γης. Με την επανασύνδεση των μαγνητικών γραμμών έχουμε διαταραχή της μαγνητόσφαιρας, απώλεια ενέργειας, επιτάχυνση σωματιδίων και εκτόξευση πλασμοειδούς (συνεκτική δομή πλάσματος και μαγνητικού πεδίου), καθώς και αύξηση της μαγνητικής ροής στη μαγνητοουρά.
Με το ξέσπασμα της υποκαταιγίδας, ηλεκτρόνια και θετικά ιόντα επιταχύνονται και εγχύονται στην εσώτατη μαγνητόσφαιρα. Το γεωμαγνητικό πεδίο λειτουργεί σαν ασπίδα και τα εμποδίζει να εισχωρήσουν στην ατμόσφαιρα της Γης κι έτσι τα ηλεκτρόνια ακολουθούν τις μαγνητικές γραμμές - κινούμενα ελικοειδώς γύρω απ' αυτές, επιταχύνονται και φτάνουν στις περιοχές των πόλων όπου συγκρούονται με άτομα οξυγόνου και αζώτου, τα οποία διεγείρουν ενεργειακά.
Η διεγερμένη κατάσταση είναι ασταθής και τα άτομα αποβάλλουν την ενέργεια που δέχτηκαν, όμως, καθώς αποδιεγείρονται, εκπέμπουν την ενέργεια που είχαν απορροφήσει υπό μορφή ορατής ακτινοβολίας και επανέρχονται στη βασική ενεργειακή τους κατάσταση. Η ακτινοβολία που εκπέμπουν είναι, ουσιαστικά, το σέλας, το οποίο ποικίλλει σε ένταση και σχήμα.
Το χρώμα, η μορφή και η ένταση του σέλαος καθορίζονται από τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις που εκτοξεύουν τα ηλεκτρόνια από τον Ηλιο προς τη Γη, το είδος των ατόμων και μορίων που χτυπάνε τα ηλεκτρόνια και το ύψος στο οποίο συγκρούονται.
Το πολικό σέλας είναι γνωστό διεθνώς ως Aurora Borealis, όταν αναφερόμαστε στο βόρειο σέλας, και Aurora Australis, όταν αναφερόμαστε στο νότιο σέλας. Η ονομασία προέρχεται από τις λατινικές λέξεις Aurora, που σημαίνει λάμψη και ταυτίζεται με την αρχαιοελληνική θεότητα της αυγής, την Ηώ, και τις λέξεις Borealis και Australis που σημαίνουν αντίστοιχα Βόρειος και Νότιος. Δηλαδή, Λάμψη του Βορρά και Λάμψη του Νότου.
Η μαγεία της φύσης βρίσκεται παντού, ακόμα και στις πιο παγωμένες περιοχές του πλανήτη μας. Και η επιστήμη της Φυσικής είναι εδώ για να ερμηνεύει τα φαινόμενα και να μας δίνει τις εξηγήσεις.
Q&A
Πώς δημιουργείται ο ηλιακός άνεμος; Απαντά ο δρ Κοσμάς Γαζέας*
Ο Ήλιος ακτινοβολεί και εκτοξεύει συνεχώς πλήθος φορτισμένων σωματιδίων από την ανώτερη ατμόσφαιρά του, γνωστή ως στέμμα. Τα σωματίδια αυτά διαχέονται στον μεσοπλανητικό χώρο με τη μορφή ανέμου. Αυτό το συνεχές ρεύμα ηλεκτρονίων και πρωτονίων ονομάζεται ηλιακός άνεμος. Η τεράστια κινητική ενέργεια του ηλιακού ανέμου είναι κατά βάση θερμικής φύσης κι έτσι τα σωματίδια αποκτούν ταχύτητες που ξεπερνούν τα 500 km/s.
Ακόμη και σήμερα δεν είναι απόλυτα κατανοητός ο τρόπος με τον οποίο τα σωματίδια θερμαίνονται τόσο πολύ, με αποτέλεσμα τη διάχυσή τους στον μεσοπλανητικό χώρο. Η κίνηση του ηλιακού ανέμου παρασύρει μαζί του και το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου, ενώ λόγω της ιδιομορφίας του μαγνητικού πεδίου στη φωτόσφαιρα και το στέμμα, τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου εκτινάσσονται με διαφορετικές ταχύτητες προς όλες τις διευθύνσεις, άλλοτε ως συνεχές ρεύμα και άλλοτε εκτάκτως, με τη μορφή ριπών. Η σύγκρουση αυτών των σωματιδίων με τα μόρια της γήινης ατμόσφαιρας είναι ο λόγος δημιουργίας του πολικού σέλαος.
*Ο δρ Κοσμάς Γαζέας είναι λέκτορας Παρατηρησιακής Αστροφυσικής στο Τμήμα Φυσικής του ΕΚΠΑ. Το γνωστικό του αντικείμενο εστιάζεται στη φωτομετρική και φασματοσκοπική παρατήρηση αστέρων, υπερκαινοφανών, blazar, μελανών οπών κι άλλων εξωτικών αντικειμένων στο Σύμπαν, καθώς παράλληλα ασχολείται με την αστεροσεισμολογία, τη διαστημική τεχνολογία και την εφαρμοσμένη οπτική οργανολογία.
**Οι συνεργάτες του μη κερδοσκοπικού οργανισμού επικοινωνίας επιστημονικών θεμάτων στο ευρύ κοινό SciCo παρουσιάζουν με απλά λόγια ένα θέμα που φέρνει την επιστήμη πιο κοντά μας.
***Το άρθρο δημοσιεύθηκε στην εφημερίδα «Φιλελεύθερος», αρ. φύλλου 3.
