دمای ذرات باد خورشیدی در نزدیکی‌های زمین چیزی حدود 100000 کلوین است. به این ترتیب ظاهراً زمین در لفافی از ذرات بسیار گداخته، و بسیار رقیق پوشیده شده است.

ویژگی‌های باد خورشیدی
باد خورشیدی به طور پیوسته و با سرعت بین 200 تا 900 کیلومتر در ثانیه در فضای میان سیارات می‌وزد (رقم بین 400 تا 500 کیلومتر در ثانیه را می‌توان سرعت متوسط بادهای خورشیدی محسوب داشت) و ذراتی که به وسیله باد خورشیدی حمل می‌شوند حدود 4 تا 5 روز وقت لازم دارند تا به زمین برسند. باد خورشیدی شامل تعدادی الکترون و پروتون همراه با مقدار کمی یون‌های سنگین می‌باشند. مهم‌ترین ذرات باد خورشیدی در فاصله خورشید تا زمین را ذرات آلفا (هسته هلیوم) تشکیل می‌دهند که حدود 4 تا 5 درصد مجموع ذرات را به خود اختصاص داده‌اند. تراکم متوسط این ذرات چیزی حدود  در متر مکعب است که این رقم با فاکتوری معادل بیش از صد در تغییر است. (به طور مثال تراکم ذرات مزبور در سطح دریای زمین برابر در مترکعب می‌باشد.)

دمای ذرات باد خورشیدی در نزدیکی‌های زمین چیزی حدود 100000 کلوین است. با این ترتیب ظاهراً زمین در لفافی از ذرات بسیار گداخته، و بسیار رقیق پوشیده شدهاست. این وضعیت نشان می‌دهد که خورشید از جرم خود حدود 1000 میلیون کیلوگرم در ثانیه می‌کاهد و آن را به پدیده‌ای به نام باد خورشیدی مبدل می‌سازد. با این روند مدتی معادل سال وقت لازم است تا تمام جرم خورشید بر باد رود! جالب این جاست که این مدت تقریباً 10000 بار طولانی‌تر از مدت زمان آغاز پیدایش و فعالیت خورشید تا زمان حاضر است.

ذراتی از تاج خورشیدی جدا گردیده و از هر سو در فضای بین سیارات به حرکت در می‌آیند و پدیده‌ای را به نام «باد خورشیدی» به وجود می‌آورند.

شفق‌های قطبی
شفق‌های قطبی یکی از طبیعی‌ترین و زیباترین پدیده‌های جو زمین است. پدیده مزبور عبارت از ذرات بارداری هستند که از خورشید به سوی لایه‌های زیرین جو زمین سرازیر می‌شوند و روشنی‌هایی را که کلاً شفق‌های قطبی نام دارند پدید می‌آورند.

شفق قطبي يا نورهاي قطبي، به بهترين صورت از حدود عرض جغرافيايي دايره‌ي اقيانوس منجمد شمالي (يا منجمد جنوبي) ديده مي‌شود. نورهاي قطبي درست همانند تابش‌هاي رنگي در آسمان هستند. نورهاي قطبي در اثر الكترون‌هايي كه در طول خطوط نيروي ميدان مغناطيسي زمين حلقه مي‌زنند، به وجود مي‌آيند. اين حلقه‌هاي الكتروني وارد جو زمين مي‌شوند و باعث مي‌گردند كه گازهاي رقيقي كه در ارتفاعات بالاي جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلورسنت بدرخشند.

اين الكترو‌ن‌ها عمدتاً از خورشيد مي‌رسند و تعداد آنها بستگي به فعاليت خود خورشيد دارد. وقتي كه سطح خورشيد خيلي فعال باشد، ما نورهاي قطبي بيشتري را مشاهده مي‌كنيم تا زماني كه خورشيد آرام‌تر است.
نور قطبي مي‌تواند شكل‌هاي مختلفي داشته باشد. بعضي وقت‌ها شبيه به پرده‌ي آويزان، يا نورهاي متحرك و يا پرتوهاي نور است. رنگ آن نيز تغيير مي‌كند ولي بيشتر مواقع داراي سايه‌ي سبز يا صورتي است.

شفق‌ها مانند پرده‌هايي عظيم به طول صدها كيلومتر از نورهاي رنگي هستند
در موارد نادر شفق قطبي ممكن است سراسر آسمان مرئي، از افق تا سمت الراس را بپوشاند.

شكل شفق قطبي سخت متاثر از ميدان مغناطيسي زمين است، امتداد حركت ذرات خورشيدي را، در چندين هراز كيلومتر آخر، ميدان مغناطيسي زمين هدايت مي‌كند.

حلقه شفق قطبی

دوره تناوب ظهور شفق‌هاي قطبي
مشاهدات چندين ساله آشكار ساخته‌اند كه دوره‌هاي مشاهده شفق‌هاي قطبي به طور مرتب در 5/11 سال تكرار مي‌شوند. در طول اين مدت، شماره شفق‌هاي قطبي نخست ، سال به سال كاهش مي‌يابد و سپس شروع مي‌كند به زياد شدن تا مقدار آن در 5/11 سال از نو به ماكزيمم مي‌رسد.

يك پرسش و يك پاسخ
چرا شفق‌هاي قطبي در عرض‌هاي بالا، يعني در نواحي نزديك به قطب‌ها مشاهده مي‌شوند؟ در صورتي كه مي‌دانيم پرتوهاي خورشيد تمام سطح زمين را روشن مي‌كنند. پاسخ اين پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژي پيدا كرد. ذرات باردار گسيل شده از خورشيد به جو زمين مي‌رسند و به درون ميدان مغناطيسي آن نفوذ مي‌كنند. در آنجا نيروي میدان مغناطیسی زمین بر آنها اثر مي‌كند و آنها را از مسير اوليه خود منحرف مي‌سازد.
استرمر محاسبات رياضي پيچيده‌اي انجام داد و مسير اين الكترون‌ها را در ميدان مغناطيسي زمين حساب كرد. او نشان داد كه ذرات باردار منحرف شده توسط ميدان مغناطيسي زمين، به يقين فقط به نواحي قطبي كره زمين وارد مي‌شوند.

شفق‌های قطبی تصاویر آیینه‌ای نیستند
در کتاب‌های عمومی نجومی چنین آمده است که شفق‌های قطبی در اطراف هر دو قطب مغناطیسی زمین، تصاویر قرینه آیینه‌ای ایجاد می‌کننند. اما به نظر می‌رسد که چنین نیست. گروهی ، با استفاده از فضاپیمای Polar and Image متعلق به ناسا برای نخستین بار، بیضی‌های شفق قطبی را در آسمان نیمکره شمالی و جنوبی همزمان تحت نظر گرفتند. این دو حلقه نور، بسیار مشابه بودند اما دوام یکسانی نداشتند. این گروه، این تفاوت را از یک طرف ناشی از انحراف محور مغناطیسی زمین نسبت به جهت باد خورشیدی و از طرف دیگر ناشی از برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های میدان مغناطیسی زمین دانسته‌‌اند.

شفق‌های قطبی در دیگر سیارات
فضاپیماهای ویجر وجود شفق‌های مشابهی را در عرض‌های 78 تا 80 درجه‌ی شمالی و جنوبی جو مشتری و کیوان نشان می‌دهند.
اندازه تابناکی شفق‌های قطبی را بر حسب واحدی به نام ری لی (Rayleigh) اندازه می‌گیرند. هر «ری لی» برابر است با صد هزار فوتون بر سانتی‌متر مربع در ثانیه. معمولاً شفق‌هایی با تابناکی هزار «ری لی» مرئی بوده و پدیده‌ای همیشگی در شب‌های آسمان نواحی قطبی به شمار می‌آید.

بررسی‌ها نشان داده که شفق‌های جو مشتری نیرومندتر از شفق‌های زمینی هستند و درخشش آنها به 60 هزار ری لی می‌رسد. و هم چنین درخشندگی شفق‌های کیوان به 2000 تا 5000 بالغ می‌گردد.

شهاب سنگ پرسايد و شفق قطبي

طیف رنگ‌های موجود در شفق‌های قطبی
نیتروژن حجم عمده‌ای از گازهای موجود در جو زمین می‌باشد. اکسیژن، هیدروژن و هلیوم نیز با درصدهای متفاوتی در جو زمین وجود دارند. علت تغییر رنگ «شفق‌های قطبی» بستگی به گازی دارد که ذرات باردار «باد خورشیدی» به آنها برخورد می‌کنند و آن‌ها را وادار به تابش فوتون می‌کنند. طبق قوانین فیزیکی برای بر انگیخته شدن یک الکترون در هسته اتم، نیاز به صرف انرژی می‌باشد. الکترون با گرفتن انرژی برانگیخته می‌شود و از مداری به مدار بالاتر می‌رود. در بازگشت از مدار بالاتر به مدار اولیه الکترون انرژی‌ای را که گرفته بود به صورت انرژی تابش بر می‌گرداند. که طول موج این نور برای هر اتم مقداری منحصر به فرد است، و یکی از راه‌های تشخیص اتم‌ها به دست آوردن طول موج‌های الکترون‌های آنها ست وقتی که برانگیخته می‌شوند. در «شفق‌های قطبی» نیز قضیه به همین شکل می‌باشد. ذرات باردار «باد خورشیدی»، عناصر موجود در جو زمین را برانگیخته می‌کنند و هر کدام از عناصر بنا به ماهیت خود طول موجی از خود تابش می‌کنند، که دارای رنگ‌های مختلفی است. در زیر شما می‌توانید این موضوع را مشاهده کنید. در این آزمایش چهار گاز اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و هلیوم در نظر گرفته شده است. ابتدا نام خود را وارد کنید و دکمه play را بزنید. در منوی گوشه عکس می‌توانید گازی را که می‌خواهید طیف رنگی آن را ببنید، مشخص کنید. گزینه Collision intensity شدت برخورد را مشخص می‌کند که می‌توانید با کم و زیاد کردن آن تغییرات به وجود آمده را مقایسه کنید.

گالری تصاویر
شفق‌های قطبی یکی از زیباترین پدیده‌های جوی می‌باشد که موجب شگفتی هر انسانی می‌گردد. پس بیایید با هم نگاهی به عکس‌هایی زیبا از این پدیده بیاندازیم. در ضمن می‌توانید فیلم زییايي از شفق‌های قطبی را از اینجا دریافت کنید.