קרניים קוסמיות שמגיעות אלינו מהשמש מורכבות משטף חלקיקים שהינו פחות אנרגטי מזה שמגיע אלינו מחוץ למערכת השמש. זרם החלקיקים המגיעים מהשמש הינו ברובו פרוטונים וגרעיני הליום. זרם זה של חלקיקים הנפלט מהשמש הינו בטווח של 10-100 eV. שטף החלקיקים מהשמש עולה בזמן שמתרחשות התפרצויות שמש, אלו הן התפרצויות ענקיות שמתרחשות באטמוספירה של השמש שבעקבותן משתחררת אנרגיה עצומה בצורה של חלקיקים טעונים, קרינת רנטגן, גמא ואף קרינה אולטרא-סגולה.
למעשה, הזוהר הצפוני (אורורה) נוצר עקב שטף קרניים קוסמיות שמגיעות מהשמש והשדה המגנטי של כדור הארץ. הקרינה הקוסמית בהגיעה לאטמוספירה נמצאת באינטראקציה עם המולקולות שבאטמוספירה ובעקבות כך נוצרים חלקיקים קלים יותר.
כידוע, השדה המגנטי של כדור הארץ דומה לשדה של מגנט, שקוטב אחד שלו, קוטב דרום, באוקיינוס הקרח הצפוני, והקוטב השני, קוטב הצפון, נמצא ליד אנטארקטיקה (הקטבים המגנטיים של הארץ אינם קבועים במקומם, למעשה הקטבים נעים ומשנים את מקומם כל הזמן).
אם האנרגיה של החלקיקים הבאים מהשמש מספיק קטנה כך ששטף זה של חלקיקים ישנה מסלולו עקב שינויים בשדה המגנטי של כדור הארץ, החלקיקים למעשה ינועו בעקבות קווי השדה של הארץ. בקטבים, השדה המגנטי של כדור הארץ חוצה את האטמוספירה ונכנס לעבר כדור הארץ (ראו איור). לכן, כאשר שטף החלקיקים (הקרנייים הקוסמיות) שנעים בעקבות קווי השדה המגנטי של הארץ חודרים לאטמוספירה של הארץ הם מתנגשים במולקולות האוויר שבאטמוספירה. האינטרקציה של החלקיקים של הקרינה הקוסמית עם האטומים שבאטמוספירת כדור הארץ גורמת לאטומים שבאטמוספירה להיות מיוננים ובכלל זה להיות מעוררים. עירור זה נגרם משום שההתנגשות של החלקיקים עם האטומים באטמוספירה מגדיל את האנרגיה של אותם אטומים. למעשה, הזוהר הצפוני הוא תוצאה של התנגשות זו: כשהאטומים המיוננים משתחברים שוב וכשהאטומים המעוררים חוזרים לאנרגית היסוד שלהם, הם פולטים פוטון. הפוטונים האלו, הם האור שאותו אנו מזהים כזוהר הצפוני.
שטף החלקיקים, בעלי אנרגיה נמוכה יחסית, נעים לאורך קווי השדה המגנטי של הארץ. בקטבים, השדה המגנטי חוצה את האטמוספירה וחודר לתוך הארץ.
כאמור, הקרינה הקוסמית המגיעה אלינו מהשמש הינה בעלת אנרגיה נמוכה מזו המגיעה ממקורות שהינם מחוץ למערכת השמש. מכיוון שחלקיקים בעלי אנרגיה גדולה דיה בהגיעם לעבר כדור הארץ יחצו את השדה המגנטי שלו, ולא יעקבו אחרי קווי השדה שלו (הם פשוט יפלו לכדור הארץ) אנו מסיקים שהזוהר הצפוני נגרם בעיקר עקב קרניים קוסמיות מהשמש.
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
