σέλας πολικό

Φωτεινό φαινόμενο της ανώτερης ατμόσφαιρας, το οποίο εμφανίζεται ως φεγγοβολή, κυρίως στις περιοχές του βόρειου και νότιου Πόλου. Τα πολικά σέλα παρουσιάζονται πάντοτε με πολύ διαφορετικούς χρωματισμούς και σχήματα: άλλοτε έχουν έντονο και λαμπρό φως, από το λευκό προς το κίτρινο και το κόκκινο ή προς το κυανοπράσινο, και άλλοτε διάχυτο κα ασταθές. Τα σχήματα με τα οποία συνήθως εμφανίζονται έχουν μορφή φωτεινών τόξων, που αρχίζουν από τον ορίζοντα και χάνονται προς τα επάνω δίνοντας την εντύπωση μιας μεγάλης κουρτίνας με κρόσσια ή μιας βεντάλιας με την κορυφή προς τον ορίζοντα. Και οι διαστάσεις τους όμως ποικίλλουν: άλλοτε είναι εκτεταμένα και επιβλητικά και καταλαμβάνουν μεγάλο τμήμα του ουρανού κα άλλοτε μέτρια ή μόλις αντιληπτά. Μετρήσεις με τριγωνομετρικές μεθόδους απόδειξαν ότι τα ύψη στα οποία εμφανίζονται τα πολικά σ. περιλαμβάνονται μεταξύ 100 και 200 χλμ. Έχουν όμως παρατηρηθεί σ. και σε ύψος 1000 χλμ. ή και μόνο 50 χλμ. Το πολικό σ. αρχίζει να εμφανίζεται σχεδόν πάντοτε σε πολύ μεγάλα ύψη και κατόπιν κατεβαίνει χαμηλότερα. Άλλοτε διαρκεί μόνο λίγες ώρες και άλλοτε ολόκληρες ημέρες. Τα πολικά σ. που έχουν μεγάλη διάρκεια είναι και τα επιβλητικότερα. Το σ. εμφανίζεται και στις δύο πολικές περιοχές, αλλά συχνότερα σε εκείνες του Βόρειου Πόλου, γι’ αυτό επικράτησε η ονομασία βόρειο σέλας. Οι περιοχές στις οποίες είναι συχνότερα εμφανές είναι το Λαμπραδόρ, η Ισλανδία, η Ν. Γροιλανδία, η Β. Σιβηρία, η Αλάσκα και οι περιοχές του Β. Καναδά. Όταν το πολικό σ. εμφανίζεται με μεγάλες διαστάσεις και σε μεγάλο ύψος, τότε γίνεται ορατό και από περιοχές που βρίσκονται σε χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η ερμηνεία του φαινόμενου παρουσιάζει μεγάλες δυσκολίες και ιδιαίτερα στον τρόπο σχηματισμού του. Μια μερική εξήγηση δόθηκε αργότερα, όταν, με τη μελέτη του Ήλιου, διαπιστώθηκε ότι οι εμφανίσεις του ακολουθούν, κατά κάποιο τρόπο, τις μεταβολές του ενδεκαετούς ηλιακού κύκλου, αποδείχτηκε, δηλαδή, ότι θα πρέπει να υφίσταται κάποιος συσχετισμός με την περιοδικότητα της δράσης του Ήλιου. Τα μέγιστα και τα ελάχιστα της ηλιακής δράσης συμπίπτουν αντίστοιχα με τη μεγαλύτερη και μικρότερη συχνότητα των εμφανίσεων του πολικού σ. Όταν έγινε δυνατή η μελέτη των ηλιακών φαινόμενων με τη βοήθεια του φασματοηλιογράφου (φασματοσκόπιο), διαπιστώθηκε ότι ένα πολικό σ. εμφανίζεται, σχεδόν πάντοτε, μετά παρέλευση μερικών ως 20 ωρών από της εκδήλωσης μιας χρωμοσφαιρικής έκρηξης στον Ήλιο. Έτσι αναζητήθηκε η αιτία των εμφανίσεων των πολικών σ. στα ηλιακά φαινόμενα και κυρίως στις ακτινοβολίες που εξέπεμπε ο Ήλιος κατά τις εκρήξεις, δεδομένου ότι οι ακτινοβολίες αυτές πλημμυρίζουν όλη τη Γη ύστερα από αρκετό χρόνο. Γι’ αυτό δεν είναι δυνατό να οφείλονται στο ηλιακό φως, δεδομένου ότι αυτό χρειάζεται μόνο 8’ και 18’ για να διανύσει την απόσταση από τον Ήλιο στη Γη, και έτσι η σκέψη στράφηκε προς τις ατομικές ακτινοβολίες, η ταχύτητα των οποίων είναι μικρότερη. Κατά μια εκδοχή, τα εκτοξευόμενα στο Διάστημα σωματίδια συναντούν τη Γη και ερχόμενα σε επαφή με τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας προκαλούν φαινόμενα φεγγοβολιάς. Αλλά γιατί τα φαινόμενα αυτά παρατηρούνται μόνο, ή σχεδόν μόνο, στους πόλους; Εφόσον η απόσταση της Γης από τον Ήλιο είναι 150 εκατομμύρια χλμ., η Γη εμφανίζεται σαν ένα πολύ μικρό σώμα και συνεπώς η προσπίπτουσα δέσμη των σωματιδίων πρέπει να την περιβάλλει ολόκληρη και ομοιόμορφα. Ο συλλογισμός αυτός οδήγησε στη σκέψη ότι τα εκπεμπόμενα από τον Ήλιο σωματίδια είναι ηλεκτρόνια και ιόντα (κυρίως πρωτόνια) ηλεκτρικά φορτισμένα και έτσι είναι δυνατό να επηρεάζονται από το γήινο μαγνητικό πεδίο, το οποίο τη φέρνει προς τους πόλους και ακριβώς αυτό είναι ο λόγος για τον οποίο τα σ. είναι ορατά στις πολικές περιοχές. Μια παρόμοια θεωρία ανάπτυξε, με μαθηματική μέθοδο, το 1921 και κατά τα επόμενα έτη, ο Νορβηγός αστρονόμος Καρλ Σταίρμερ, ο οποίος υπολόγισε τις τροχιές τις οποίες πρέπει να ακολουθήσουν τα εκπεμπόμενα από τον Ήλιο ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, από τη στιγμή που υφίστανται την επίδραση του γήινου μαγνητικού πεδίου. Έτσι αποδείχτηκε ότι πραγματικά υφίσταται μια τάση διοχέτευσης των σωματιδίων εξαιτίας της επίδρασης του γήινου μαγνητικού πεδίου προς τους πόλους, όπου βρίσκονται και οι μαγνητικοί πόλοι της Γης. Επομένως τα πολικά σ. παράγονται προφανώς από τα ρεύματα των σωματιδίων αυτών, τα οποία όταν συναντούν τα αραιότατα στρώματα της ατμόσφαιρας σε ύψος μερικών εκατοντάδων χιλιομέτρων ερχόμενα σε επαφή με τον αέρα προκαλούν φαινόμενα φεγγοβολιάς του ίδιου τύπου με εκείνα τα οποία παρατηρούνται στους καθοδικούς σωλήνες. Η θεωρία αυτή έδωσε μια μαθηματική ανταπόδειξη σε μια ερμηνεία που διατυπώθηκε και υποστηρίχτηκε από το Νορβηγό Κρίστιαν Μπίκερλαντ περίπου το 1900, ο οποίος εκτέλεσε το πείραμα βασιζόμενος στην πρόσπτωση μιας δέσμης καθοδικών ακτίνων σε μια ισχυρά μαγνητισμένη σφαίρα. Και στην περίπτωση αυτή παρατηρήθηκαν ότι φαινόμενα φεγγοβολιάς του αυτού τύπου με το πολικό σέλα, λάβαιναν χώρα με σημαντική υπεροχή γύρω από τους πόλους της μαγνητισμένης σφαίρας. Το πολικό σέλας δημιουργείται από τα ιονισμένα σωματίδια, τα οποία εκπέμπονται από τον Ήλιο και προσκρούουν σε άτομα που βρίσκονται στα υψηλά στρώματα της ατμόσφαιρας. Τα σωματίδια αυτά, και προπάντων τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια, δέχονται την επίδραση του γήινου μαγνητικού πεδίου, το οποίο τα παρασύρει προς τις πολικές περιοχές. Πολικό σέλας στην Αλάσκα.