Πώς το Aurora Borealis σχετίζεται με τη δομή ενός ατόμου;
1. Ηλιακός άνεμος και φορτισμένα σωματίδια:
* Ατομική δομή: Ο ήλιος, όπως και όλα τα αστέρια, είναι μια γιγαντιαία σφαίρα ζεστού αερίου που αποτελείται κυρίως από άτομα υδρογόνου και ηλίου. Λόγω της έντονης θερμότητας του, αυτά τα άτομα απογυμνώνονται από τα ηλεκτρόνια τους, δημιουργώντας ένα πλάσμα ελεύθερων ιόντων και ηλεκτρονίων. Αυτό το πλάσμα συνεχώς ρέει προς τα έξω από τον ήλιο, σχηματίζοντας τον ηλιακό άνεμο.
* Φορτισμένα σωματίδια: Ο ηλιακός άνεμος φέρει φορτισμένα σωματίδια όπως πρωτόνια (από υδρογόνο) και ηλεκτρόνια.
2. Το μαγνητικό πεδίο της Γης:
* Ατομικός μαγνητισμός: Το μαγνητικό πεδίο της γης προέρχεται από την κίνηση του τετηγμένου σιδήρου στον πυρήνα της Γης. Ο πυρήνας είναι κατασκευασμένος από άτομα σιδήρου, των οποίων τα ηλεκτρόνια τροχίζουν τον πυρήνα, δημιουργώντας ένα μικροσκοπικό μαγνητικό πεδίο. Η συνδυασμένη επίδραση όλων αυτών των ατομικών μαγνητικών πεδίων δημιουργεί το παγκόσμιο μαγνητικό πεδίο της Γης.
* εκτροπή και παγίδευση: Το μαγνητικό πεδίο της Γης λειτουργεί σαν ασπίδα, εκτρέφοντας τα περισσότερα από τα φορτισμένα σωματίδια από τον ηλιακό άνεμο. Ωστόσο, ορισμένα σωματίδια παγιδεύονται στις γραμμές μαγνητικού πεδίου, σχηματίζοντας δύο ζώνες ακτινοβολίας που ονομάζονται ζώνες van Allen.
3. Σχηματισμός Aurora:
* Ατομική διέγερση: Όταν τα φορτισμένα σωματίδια από τον ηλιακό άνεμο συγκρούονται με άτομα στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης (κυρίως οξυγόνο και άζωτο), μεταφέρουν ενέργεια σε αυτά τα άτομα. Αυτή η ενέργεια αναγκάζει τα ηλεκτρόνια στα άτομα να μεταβούν σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας, μια διεγερμένη κατάσταση.
* Ατομική χαλάρωση και εκπομπή φωτός: Καθώς τα ενθουσιασμένα άτομα επιστρέφουν στην κατάσταση του εδάφους τους, απελευθερώνουν την υπερβολική ενέργεια με τη μορφή φωτονίων φωτός. Το συγκεκριμένο χρώμα του φωτός εξαρτάται από τον τύπο του ατόμου και τα επίπεδα ενέργειας.
* οξυγόνο: Παράγει τα πράσινα και κόκκινα χρώματα, που συνήθως παρατηρούνται στις Auroras.
* αζώτου: Παράγει τα μπλε και μοβ χρώματα, τα οποία είναι λιγότερο κοινά.
Συνοπτικά: Το Aurora borealis είναι μια άμεση συνέπεια της αλληλεπίδρασης μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων από τον ήλιο και των ατόμων στην ατμόσφαιρα της Γης. Η συμπεριφορά αυτών των φορτισμένων σωματιδίων διέπεται από τους νόμους του ηλεκτρομαγνητισμού και η εκπομπή φωτός είναι συνέπεια των ενεργειακών επιπέδων εντός των ατόμων. Έτσι, η κατανόηση της Aurora περιλαμβάνει γνώση τόσο των μακροσκοπικών φαινομένων όπως το μαγνητικό πεδίο της Γης όσο και τα μικροσκοπικά φαινόμενα όπως η ατομική δομή και η κβαντική φύση του φωτός.
