אורות בקצות העולם
בלילה בהיר בצפון נורווגיה, באלסקה או בטסמניה, השמיים מתמלאים לפעמים באור נע: וילונות ירוקים חיוורים שמתקפלים ומתנופפים, עם שוליים ורודים למטה ואדום בחלקם העליון. אלה הם הזוהר הצפוני (aurora borealis) והזוהר הדרומי (aurora australis). הם מופיעים ליד שני הקטבים בבת אחת, ומהחלל הם נראים כטבעת זוהרת סביב כל אחד מקצות כוכב הלכת.
רוח מהשמש
השמש נושפת ללא הרף זרם דליל של חלקיקים טעונים, בעיקר פרוטונים ואלקטרונים, שנקרא רוח השמש. הוא חוצה את 150 מיליון הקילומטרים עד כדור הארץ בתוך ימים ספורים, במהירות של כ־400 קילומטרים בשנייה, ונושא איתו את השדה המגנטי של השמש.
השדה המגנטי של כדור הארץ עצמו עומד בדרכו. לחלקיקים טעונים קשה לחצות קווי שדה מגנטי, ולכן הרוח זורמת סביב בועה מגנטית שנקראת מגנטוספירה. בצד הפונה אל השמש הבועה נדחסת לכעשרה רדיוסים של כדור הארץ; בצד הלילה היא נמתחת לשובל שמגיע הרבה מעבר לירח. לפניה, במקום שבו הרוח מאטה לראשונה, עומד גל הלם קשתי, כמו הגל שנוצר לפני סירה בתנועה.
במורד קווי השדה אל הקטבים
בתוך המגנטוספירה, חלקיקים טעונים נעים בספירלה סביב קווי השדה וגולשים לאורכם. קווי השדה של כדור הארץ מתכנסים לשני מקומות, ליד הקוטב המגנטי הצפוני וליד הדרומי, ולכן שם החלקיקים יכולים להגיע לאטמוספירה. רוח השמש לא פשוט נשפכת פנימה: היא מותחת את השדה ואוגרת אנרגיה בשובל, וכשהשובל המתוח קופץ בחזרה, אלקטרונים שנמצאים בו מואצים במורד קווי השדה אל טבעת סביב כל קוטב, שנקראת סגלגל הזוהר. הם פוגעים באוויר הדליל שבגובה של בין 100 ל־300 קילומטרים בערך וגורמים לו לזהור, בדומה לחשמל שגורם לגז בשלט ניאון לזהור.
למה ירוק, אדום וסגול
כל צבע נוצר מגז מסוים שפולט אור. הירוק הנפוץ, באורך גל של 557.7 ננומטר, בא מאטומי חמצן בגובה של כ־100 עד 200 קילומטרים. חמצן זוהר גם באדום עמוק, ב־630.0 ננומטר, אבל לוקח לאור הזה כמעט שתי דקות לצאת, ונמוך יותר האטום בדרך כלל מתנגש קודם בחלקיק שכן ומאבד את האנרגיה. רק באוויר הדליל מאוד שמעל כ־200 קילומטרים האדום שורד, ולכן האדום נמצא למעלה. חנקן מוסיף סגול וכחול, ואת השוליים הוורודים לאורך הקצה התחתון של וילונות בהירים.
סערות דוחפות את הסגלגל לעבר קו המשווה
מדענים עוקבים אחר מידת ההפרעה בשדה בעזרת מדד Kp, מ־0 כשהשדה שקט ועד 9 בסערה קיצונית. כשהשמש משליכה ענן גדול של גז ושדה, פליטת מסה מעטרת השמש, והשדה שלו מכוון הפוך לשדה של כדור הארץ, אנרגיה זורמת פנימה בשטף. המגנטוספירה נדחסת, הסגלגל מתבהר, מתרחב וגולש לעבר קו המשווה, וזוהר אדום מופיע מעל מקומות שכמעט אף פעם לא רואים בהם זוהר. באירוע קרינגטון בשנת 1859 ראו אותו באיים הקריביים, ובסערה של מאי 2024 צילמו אותו ברחבי דרום אירופה ובמקסיקו.
נסו: הזיזו את רוח השמש (מדד Kp) מ־1 עד 9 וצפו בטבעות שסביב הקטבים. אחר כך בחרו פועל תחת הצגת השדה המגנטי כדי לראות את הבועה מתכווצת.
מה המודל הזה משאיר בחוץ
המרחקים דחוסים כדי שכדור הארץ, זוהר הקוטב והמגנטוספירה ייכנסו יחד לתמונה, והווילונות מצוירים גבוהים יותר ממה שהם באמת. צורת השדה היא דיפול מפושט שנדחס לתוך הגבול של מודל Shue, ולא מודל מלא של המגנטוספירה, וקו הרוחב של הסגלגל לכל ערך Kp הוא כלל ממוצע. החלקיקים הנראים מייצגים זרימה; רוח שמש אמיתית דלילה מכדי שאפשר יהיה לראות אותה, והאלקטרונים של זוהר הקוטב מגיעים מהשובל המגנטי ולא ישירות מהשמש.