Το Πολικό Σέλας

 της Μαριάννας Βράκα

Τι είναι το Πολικό Σέλας;

Το Πολικό Σέλας είναι το φωτεινό ουράνιο φαινόμενο που συμβαίνει στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και που παρατηρείται ιδίως στις πολικές περιοχές (εξ ου και Πολικό Σέλας), τόσο στον Βόρειο ημισφαίριο όσο και στο Νότιο , αποκαλούμενο αντίστοιχα "Βόρειο Σέλας" και "Νότιο Σέλας" ή αλλιώς "Aurora Borealis" και "Aurora Australis" στα λατινικά.

Πώς δημιουργήθηκε?

Μέχρι την 10ετία του '50 υπήρχαν μόνο θεωρίες περί της αιτίας της δημιουργίας του όχι όμως και μακρυά από την πραγματικότητα. Επικρατέστερη θεωρία ήταν εκείνη του Αρένιους, σύμφωνα με την οποία το Σέλας προέρχεται από ακτινοβολούμενο από τον Ήλιο κονιορτό από σώματα αρνητικά ηλεκτρισμένα, τα οποία κατά την είσοδό τους στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας προκαλούν φωτεινά φαινόμενα ανάλογα με εκείνα που παρατηρούνται στους σωλήνες "Kρούκς".

Κάποιοι ιστορικοί αναφέρουν την άγρια εκμετάλλευση του φαινομένου κατά τον Μεσαίωνα από την εκκλησιαστική τότε εξουσία, η οποία το παρουσίαζε ως προμήνυμα μεγάλου κακού, σκορπώντας έτσι το φόβο στους πιστούς που δεν συμμορφώνονταν. Πολλές γκραβούρες της εποχής μάλιστα παρουσιάζουν το Σέλας ως θηρίο της κόλασης που θα έφερνε την καταστροφή.

Πού τοποθετείται στον ουράνιο θόλο;

Παρατηρείται σε δύο ζώνες στο βόρειο και νότιο ημισφαίριο (βόρειο και νότιο σέλας) μεταξύ του 75ου και του 60ου γεωγραφικού πλάτους, ενώ σπανίως εμφανίζεται σε μικρότερα πλάτη. Ένα πολικό σέλας μπορεί να φαίνεται σε μας σαν μια κουρτίνα που απλώνεται στον ουρανό, αλλά η αλήθεια είναι ότι από τη Γη βλέπουμε μόνο ένα μικρό τμήμα του. Από το διάστημα φαίνεται σαν ένα δαχτυλίδι κεντραρισμένο και μετακινούμενο γύρω και πάνω από τους πόλους. Κατά τη διάρκεια της εμφάνισής του τέτοια δαχτυλίδια δημιουργούνται ταυτόχρονα γύρω από το Βόρειο και το Νότιο Πόλο, ενώ το μεγαλύτερο τμήμα τους βρίσκεται πάνω από τη σκοτεινή πλευρά της Γης (γι'αυτό και οι καλύτερες ώρες για παρατήρηση είναι μεταξύ 10 μ.μ. - 3 π.μ.). Το μέγεθός τους ποικίλλει σημαντικά. Μια μεγάλη ηλιακή έκρηξη προκαλεί ένα πιο "παχύ" δαχτυλίδι, που γίνεται ορατό και σε χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη, γεγονός πάντως ιδιαίτερα σπάνιο.

Η βάση του σέλαος τοποθετείται σε ύψος 50-300 χμ. Το σέλας παρουσιάζει ποικιλία δομών, όπως είναι το διάχυτο σέλας, που έχει τη μορφή διάχυτων κηλίδων, τα μεμονωμένα τόξα σέλαος, που εκτείνονται από τα ανατολικά προς τα δυτικά με επίκεντρο τον μαγνητικό μεσημβρινό και το ταινιωτό σέλας, το οποίο περιλαμβάνει λωρίδες πολλών χιλιάδων χιλιομέτρων. Η παρουσία ραβδώσεων παράλληλων προς τις δυναμικές γραμμές του γεωμαγνητικού πεδίου είναι δυνατόν να δώσει την εντύπωση πέπλου με πολυάριθμες πτυχώσεις ή στέμματος (κορώνα), οι ακτίνες του οποίου φαίνεται να συγκλίνουν προς το μαγνητικό ζενίθ. Η παρατήρηση του σέλαος από το διάστημα αποδεικνύει την ταυτόχρονη ύπαρξη περισσοτέρων από τις παραπάνω δομές κατά μήκος ολόκληρης της ωοειδούς ζώνης του σέλαος, που περιβάλλει τους γεωμαγνητικούς πόλους σε απόσταση μέχρι 12ο περίπου προς την πλευρά της νύχτας. Το διάχυτο σέλας εκδηλώνεται μάλλον προς το εξωτερικό μέρος της παραπάνω ωοειδούς περιοχής, ενώ τα τόξα σέλαος εμφανίζονται προς το εσωτερικό της.

Τα χρώματα και η λαμπρότητα:

Μια άλλη ενδιαφέρουσα πτυχή του φαινομένου αφορά στα χρώματα που παρατηρούνται. Για να καταλάβουμε από τι εξαρτώνται τα χρώματα σε ένα πολικό σέλας, ας αναλογιστούμε τι χαρακτηρίζει τη γήινη ατμόσφαιρα. Μπαίνοντας στην ανώτερη ατμόσφαιρα, τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια συγκρούονται με διάφορα αέρια που περιβάλλουν τη Γη. Αυτή η πρόσκρουση εκλύει ενέργεια που βλέπουμε ως χρωματισμένο φως. Κάθε αέριο όμως έχει το δικό του φως. Είναι σαν το "αποτύπωμά" του, αφού κανένα αέριο δεν έχει ίδιους χρωματισμούς με άλλο. Αυτή η χρωματική μοναδικότητα κάθε αερίου, που εξαρτάται από το μήκος κύματός του, καλείται φάσμα.

Συνεπώς τα χρώματα που χαρακτηρίζουν το πολικό σέλας καθορίζονται από τα ατμοσφαιρικά αέρια. Στην ιονόσφαιρα, όπου λαμβάνουν χώρα αυτές οι συγκρούσεις, τα εισερχόμενα σωματίδια συναντούν οξυγόνο και άζωτο. Το πρώτο δίνει κυρίως πράσινο χρώμα (και λιγότερο βαθύ κόκκινο), ενώ το δεύτερο μόνο κόκκινο. Επίσης εκλύεται μπλε και μοβ χρώμα, που όμως δύσκολα γίνεται αισθητό από την ανθρώπινη όραση.

Η λαμπρότητα του σέλαος, συχνά μικρότερη από εκείνη του Γαλαξία, είναι δυνατόν να υπερβεί κάποτε και τη λαμπρότητα της πανσελήνου. Ένα βόρειο σέλας είναι γενικά φωτεινότερο από ένα νότιο σέλας της ίδιας δομής. Στην περίπτωση του παλμικού σέλαος, η λαμπρότητα μεταβάλλεται με μια περίοδο ανά 20 δευτερόλεπτα ως 15 περιόδους ανά δευτερόλεπτο (0.05 - 15 Hz). Όταν αυτή προσεγγίσει το όριο ανίχνευσης του χρώματος, το σέλας εμφανίζεται πρασινωπό ή σπανιότερα πορφυρό, ιώδες ή κυανίζον. Η φασματοσκοπική ανάλυση έχει αποκαλύψει την παρουσία ατομικών φασματικών γραμμών και μοριακών ταινιών χαρακτηριστικών της διέγερσης των ιδιαίτερων αερίων συστατικών της ατμόσφαιρας.

Η συχνότητα εμφάνισής του:

Κατά την άφιξή του ωστικού κύματος του ηλιακού ανέμου, η μαγνητόσφαιρα φαίνεται να συμπιέζεται, το γεωμαγνητικό πεδίο γίνεται εντονότερο, ενώ αρχίζει μια παγκόσμιας κλίμακας μαγνητοσφαιρική καταιγίδα, η οποία με τη σειρά της προκαλεί εμφανίσεις σέλαος ειδικά σε περιοχές μικρών σχετικά γεωγραφικών πλατών, όπως αυτό που εμφανίστηκε στη Γαλλία στις αρχές Αυγούστου του 1972, αλλά και στην Ελλάδα πριν μερικά χρόνια, όπου δημοσιεύθηκαν στον Τύπο φωτογραφίες ερυθρού σέλαος από την περιοχή των Τεμπών. Επίσης, το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα έντονο όταν το μαγνητικό πεδίο του ηλιακού ανέμου έχει συνιστώσα προς το νότο, ευνοώντας με αυτό τον τρόπο τη δημιουργία γεωμαγνητικών καταιγίδων.
Τέλος να σημειώσουμε ότι το σέλας δεν είναι προνόμιο μόνο του πλανήτη μας. Όλοι οι πλανήτες που διαθέτουν μαγνητικό πεδίο και υφίστανται τον ηλιακό άνεμο ή βομβαρδίζονται με φορτισμένα σωματίδια άλλης προέλευσης, παρουσιάζουν ανάλογα φαινόμενα. Έτσι ο Δίας δεχόμενος βροχή σωματιδίων ηφαιστειακής προέλευσης από το φυσικό του δορυφόρο Ιώ, εμφανίζει φαινόμενο σέλαος.

Επειδή οι ηλιακές εκλάμψεις εκδηλώνονται στα κέντρα δράσης της επιφάνειας του Ήλιου, είναι φανερό ότι η συχνότητα της εμφάνισης του σέλαος σχετίζεται με την 27ήμερη περίοδο περιστροφής του 'Ηλιου, καθώς και με τον 11ετή κύκλο δράσης του (εξάρσεις ηλιακών κηλίδων). Έτσι, οι εμφανίσεις του σέλαος φαίνεται ότι συνδέονται στενά με την ηλιακή δραστηριότητα και παρατηρούνται μερικές ημέρες μετά από κάποια μεταβολή του ηλιακού ανέμου. Η πιο θεαματική περίπτωση σέλαος συνίσταται στην εκπομπή ριπών πλάσματος με ταχύτητες της τάξης των 1000 km/sec. Μάλιστα, η αύξηση της έντασης των ηλιακών καταιγίδων, προκαλεί προβλήματα στις επικοινωνίες (οι πιλότοι το ξέρουν), όπως και στα ηλεκτρικά δίκτυα.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι υπάρχει σύνδεση μεταξύ ηλιακής δραστηριότητας και εμφανίσεων του σέλαος. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τη διαχρονική σύνδεση των δύο φαινομένων. Η διάστικτη γραμμή αναφέρεται στην ηλιακή δραστηριότητα (πλήθος ηλιακών κηλίδων), ενώ η έντονη στις εμφανίσεις σέλαος (αριθμός ημερών με σέλας). Παρατηρούμε ότι οι δύο καμπύλες βαίνουν παράλληλα. Όπου υπάρχει έξαρση στην ηλιακή δραστηριότητα, εκεί υπάρχει και μέγα πλήθος εμφανίσεων σέλαος. Επομένως φαίνεται ότι πράγματι το σέλας αντλεί δύναμη από τον ηλιακό άνεμο.

 Παράγει το πολικό σέλας ήχο;

Εκτός από χρώμα, όμως, το βόρειο σέλας έχει και ήχο! 'Η τουλάχιστον έτσι διατείνονται αρκετοί παρατηρητές του. Δύο είδη ήχων έχουν αναφερθεί να συνοδεύουν το βόρειο σέλας. Ο πρώτος μοιάζει με θρόισμα που μεταβάλλεται με την κίνησή του, ενώ ο δεύτερος θυμίζει τον ήχο που παράγει ο στατικός ηλεκτρισμός.

Το πρόβλημα και στις δύο περιπτώσεις είναι ότι, αν παραγόταν ήχος από το βόρειο σέλας, θα υπήρχε μεγάλη καθυστέρηση μεταξύ του οπτικού ερεθίσματος (της κίνησης) και του ακουστικού, όπως μεταξύ αστραπής και βροντής. Επίσης, ο αέρας ανάμεσα στο βόρειο σέλας και σε μας είναι τόσο αραιός, που δύσκολα μπορεί να μεταφέρει ήχους σε τόσο μεγάλη απόσταση. Η πιθανότερη εξήγηση είναι ότι ο ήχος παράγεται στο κεφάλι του παρατηρητή.

Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι προϊόν της φαντασίας του, αλλά ότι δημιουργείται από "διαρροή" ηλεκτρικών ερεθισμάτων από τα νεύρα που μεταφέρουν τα οπτικά μηνύματα από το μάτι στον εγκέφαλο, προς το τμήμα του εγκεφάλου όπου γίνεται η επεξεργασία των ήχων. Σε ένα πολύ ήσυχο περιβάλλον, όπου δεν υπάρχουν ακουστικά ερεθίσματα, ο εγκέφαλος επεξεργάζεται αυτές τις ελάχιστες "διαρροές". Αυτή η εξήγηση δοκιμάστηκε πειραματικά από κάποιους ερευνητές, οι οποίοι καλύπτοντας τα μάτια τους παρατηρούσαν ότι έπαυε και ο ήχος. Όσον αφορά στο δεύτερο είδος ήχου, ίσως να παράγεται από τα ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία που σχετίζονται με το πολικό σέλας. Ακόμα όμως δεν έχει δοθεί κάποια ικανοποιητική επιστημονική απάντηση. Με κατάλληλες συσκευές μπορούμε να μετατρέψουμε την ηλεκτρομαγνητική αυτή εκπομπή σε ήχους.

Αν αναρωτιέστε από πού πήρα όλες αυτές τις πληροφορίες, δεν έχετε παρά να ψάξετε σε μια μηχανή αναζήτησης με λέξη κλειδί το "πολικό σέλας". Εγώ σας προτείνω να επισκεφθείτε την ιστοσελίδα:

http://users.sch.gr/vchristod/index.php?option=com_content&view=article&id=4&Itemid=73