شفق قطبی یک پدیده زیبا و جذاب است که هنگام غروب و طلوع خورشید در اطراف قطب‌ها رخ می‌دهد. در این شرایط، اتم‌های اکسیژن که توسط اشعه‌های UV تحریک شده‌اند، در حالت برانگیخته قرار می‌گیرند. این اتم‌ها انرژی خود را به شکل نور منتشر می‌کنند، اما این فرآیند به طور نسبتاً کند اتفاق می‌افتد و در حدود یک ثانیه طول می‌کشد.

مهدی محمودی، پایگاه خبری خبرواقعی، ۲۵ اردیبهشت ۱۴۰۳

نور سبزی که در شفق قطبی دیده می‌شود، از اتم‌های اکسیژن منتشر می‌شود. این نور سبز زیبا از اتم‌های اکسیژن برانگیخته حاصل می‌شود و یکی از جذابیت‌های این پدیده فوق‌العاده است. اتم‌های اکسیژن در حالت برانگیخته این نور سبز را تولید کرده و زیبایی خاصی به شفق قطبی می‌بخشد.

در واقع، این انتقال به قدری آهسته است که معمولاً با فشار هوایی که در سطح زمین می‌بینیم اتفاق نمی‌افتد، زیرا اتم برانگیخته قبل از اینکه فرصتی برای ارسال فوتون سبز دوست‌داشتنی پیدا کند، با برخورد به اتم دیگری انرژی خود را از دست می‌دهد. اما اتم‌ها در قسمت بالایی جو، جایی که فشار هوا کمتر و در نتیجه مولکول‌های اکسیژن کمتری وجود دارد، زمان بیشتری برای برخورد با یکدیگر و آزادسازی فوتون دارند.

مدت زیادی طول کشید تا دانشمندان متوجه شوند که نور سبز شفق از اتم‌های اکسیژن می‌آید. درخشش زرد-نارنجی سدیم در دهه ۱۸۶۰ شناخته شده بود، اما تا دهه ۱۹۲۰ بود که دانشمندان کانادایی متوجه شدند که رنگ سبز شفق به دلیل اکسیژن است. چرا هنگام شفق در آسمان رنگ قرمز دیده می‌شود؟

نور سبز از یک انتقال به اصطلاح «ممنوعه» می‌آید، زمانی که یک الکترون در اتم اکسیژن از یک الگوی مداری به الگوی دیگر جهش می‌کند. (انتقال‌های ممنوعه بسیار کمتر از موارد مجاز هستند، به این معنی که زمان بیشتری برای رخ‌دادن آن‌ها نیاز است.)

با این حال، حتی پس از گسیل آن فوتون سبز، اتم اکسیژن خود را در حالت برانگیخته دیگری می‌بیند. تنها راه فرار این اتم ایجاد یک انتقال ممنوع دیگر است تا این انتقال نور قرمز ساطع کند.

از آنجایی که این فرآیند زمان‌بر است، نور قرمز فقط در ارتفاعات بالا ظاهر می‌شود، جایی که برخورد با اتم‌ها و مولکول‌های دیگر کم اتفاق می‌افتد.

همچنین، چون مقدار بسیار کمی اکسیژن در آنجا وجود دارد، نور قرمز فقط در شفق‌های قطبی شدید ظاهر می‌شود؛ مانند نمونه‌هایی که اخیراً دیدیم.

به همین دلیل است که نور قرمز بالای نور سبز ظاهر می‌شود. در حالی که هر دوی آن‌ها از آسایش اتم‌های اکسیژن سرچشمه می‌گیرند، نور قرمز بسیار کندتر ساطع می‌شود و شانس بیشتری دارد تا در اثر برخورد با اتم‌های دیگر، به دیده‌شدن برسد. این پدیده‌ی زیبا و جذاب، همواره مورد توجه علاقه‌مندان به فیزیک و آسمان شناسی بوده است و به عنوان یکی از زیباترین پدیده‌های طبیعی در آسمان شناخته می‌شود.