תופעת זוהר הקוטב הקסימה מאז ומתמיד את בני האדם, אך ההבנה שלה מסובכת. בעוד אנו מנסים להבין איך נוצרים וילונות הצבע המנצנצים הללו, מדענים מנסים להסביר דווקא את הטלאים השחורים שנמצאים בין הקרניים הבהירות.
לפני כעשר שנים הבחין לראשונה תומס קרלסון, חוקר במכון המלכותי לטכנולוגיה של שבדיה, במשהו מוזר. הנתונים שנשלחו מארבעת הלוויינים של פרויקט "Cluster"של סוכנות החלל האירופית, שאספו נתונים על השדות החשמליים והמגנטיים ועל צפיפות החלקיקים באטמוספרה, לא תאמו את הציפיות. "הבחנתי בצירוף מוזר של מדידות שדות מגנטיים וחשמליים שהיו שונים מהרגיל, ורציתי להבין את הפיסיקה שמאחורי הנתונים", הוא אומר.
בשנת 2012 גייס קרלסון תיאורטיקנים במתמטיקה מאוניברסיטאות בסקוטלנד ואנשי מדע מתחומים אחרים כדי לפצח את התעלומה. מה שגילו מאפשר לנו להבין בצורה חדשה איך נוצרים שקעים אפלים בתוך זוהר הקוטב של כדור הארץ. לדעתו זו דוגמה טובה למה שיכולים תיאורטיקנים ומדענים להשיג כשהם עובדים ביחד.
זוהר קוטב מעל הקוטב הדרומי | צילום: נאס"א
"לראשונה הצלחנו לשחזר את תופעת הזוהר השחור, ובייחוד את מה שקורה במרכזה, במקום שבו השדות החשמליים חזקים", אומר קרלסון. "אנו מקווים שזה יאפשר לנו להבין טוב יותר את יחסי הגומלין בין האטמוספירה הגבוהה לסביבת החלל".
זוהר הקוטב – קרניים צבעוניות שנראות בעיקר באזורים הקרובים ביותר לקטבים –מתרחש כשאלקטרונים – חלקיקים בעלי מטען חשמלי – שהאנרגיה שלהם רבה, "מפגיזים" את האטמוספירה ונתקלים באטומי חמצן וחנקן בגובה של 300-90 ק"מ מעל לכדור הארץ. זרמי האלקטרונים הללו מתקדמים בכיוון קווי הכוח המגנטי שיוצרת ליבת כדור הארץ וזורמים דרך המגנטוספרה – בועה בלתי נראית של שדות מגנטיים שמקיפים את כדור הארץ.
לדברי קרלסון, בעוד הזוהר הרגיל נוצר מזרימה כלפי מטה של אלקטרונים שמפגיזים את האטמוספרה, הזוהר השחור קשור ל"חללי צפיפות" – כלומר, מקומות שבהם צפיפות האלקטרונים באטמוספרה העליונה שמוליכה חשמל (שקרויה יונוספרה) נמוכה מאחר שהם נשאבו מהאטמוספרה לחלל. ככל שזרם האלקטרונים כלפי מטה מתעצם, יותר אלקטרונים נעים כלפי מעלה לעבר המגנטוספרה וחללי האלקטרונים הופכים להיות גדולים יותר. לעיניים האנושיות זה נראה כלטלאים גדולים יותר בתוך האור. הטלאים הללו הם מה שמכונה "זוהר הקוטב השחור".
על פי קרלסון, חשיבות הממצא הזה טמונה בכך שזרמים חשמליים חזקים שקשורים לאלקטרונים של זוהר הקוטב עלולים להשרות זרמים בשטח פני כדור הארץ. הזרמים האלה, בתורם, יכולים להפריע לקווי מתח ולמערכות טכנולוגיות אחרות, כמו ג'י-פי-אס, שהדיוק שלו עלול להיפגע בעקבות שינויים שחלים בכמות האלקטרונים ביונוספרה. מודלים משופרים של היונוספרה יוכלו לסייע בעריכת השינויים הדרושים.
משערים גם שתופעות שקשורות לזוהר הקוטב יכולות להשפיע אפילו על האקלים, כיוון שהן משפיעות על אופן היווצרות העננים.
