Σέλας

Το Σέλας είναι ένα εντυπωσιακό φωτεινό ουράνιο φαινόμενο που παρατηρείται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και είναι ορατό κυρίως στους πόλους, για αυτό και ονομάζεται επίσης Πολικό Σέλας. Όταν το φαινόμενο συμβαίνει στο Βόρειο πόλο αποκαλείται Βόρειο σέλας, ενώ αντίστοιχα όταν παρατηρείται στο Νότιο πόλο αποκαλείται Νότιο σέλας.

Γενικά 
Το φαινόμενο παρουσιάζει ποικιλία χρωμάτων και σχεδίων, με αιφνίδιες εμφανίσεις και με γρήγορες σχετικά μεταμορφώσεις. Η εμφάνιση του Σέλαος, αν και πολύ σπάνια για παραμεσόγειες χώρες, κίνησε το ενδιαφέρον των ανθρώπων από την αρχαιότητα και ήταν γνωστό στους αρχαίους Έλληνες. Πρώτος επιστημονικά παρατηρητής του φαινομένου φέρεται ο Αριστοτέλης που όπως αναφέρει στα Μετεωρολογικά (Α',5): «Φαίνεται δέ ποτε συνιστάμενα νύκτωρ αἰθρίας οὔσης πολλὰ φάσματα ἐν τῷ οὐρανῷ..., ἡμέρας μὲν οὖν ὁ ἥλιος κωλύει, νυκτὸς δ' ἔξω τοῦ φοινικοῦ (δηλαδή του ιώδους), τὰ ἄλλα δι' ὁμόχροιαν οὐ φαίνεται», που σημαίνει ότι πρέπει να είχε παρατηρήσει έντονα το φαινόμενο του Σέλαος κατά τη διάρκεια αίθριας νύκτας. Η φωτοβολία της ατμόσφαιρας, πάντα κατά τον Αριστοτέλη, δεν είναι ομοιογενής αλλά τα φάσματα του φαινομένου αυτού παρουσιάζουν χάσματα. Τέτοια φαινόμενα, τα οποία γενικά ονομάζονται aurorae, δημιουργούνται από τη σύγκρουση φορτισμένων σωματιδίων, κυρίως ηλεκτρονίων αλλά και πρωτονίων, προερχόμενα από το διάστημα που παγιδεύονται στο μαγνητικό πεδίο της Γης.

Περιοχές παρατηρήσεων 
Το Σέλας, τόσο το Βόρειο όσο και το Νότιο, παρατηρείται συχνότερα κατά μήκος ζώνης της οποίας το κέντρο απέχει από τους πόλους περίπου 10 μοίρες, ενώ ακριβώς πάνω από τους πόλους εμφανίζεται πολύ αραιότερα. Το κέντρο, για παράδειγμα, της ζώνης εμφάνισης του Βόρειου Σέλαος βρίσκεται κοντά στη βορειοδυτική ακτή της Γροιλανδίας  παρά στην Ευρώπη και αυτό γιατί η ζώνη αυτή εκτείνεται μέχρι γεωγραφικό πλάτος 57 περίπου μοίρες προς τον Καναδά, ενώ μέχρι 77 μοίρες στην Ευρώπη. Έτσι όσο νοτιότερα απομακρυνόμαστε από αυτή τη ζώνη τόσο σπανιότερη γίνεται και η εμφάνιση του φαινομένου.

Επικρατέστερο χρώμα του Σέλαος είναι γενικά το λευκό. Όταν όμως παρατηρείται χρωματισμένο, τότε το κόκκινο επικρατεί στο χαμηλότερο άκρο των ακτίνων που πέφτουν κάθετα, το πράσινο στο ανώτερο και μεταξύ αυτών το κίτρινο που γρήγορα εξαφανίζεται. Από τη φασματοσκοπική ανάλυση του φωτός των Σελάων παρατηρήθηκαν εντός του φάσματος αυτών 150 γραμμές από τις οποίες η φωτεινότερη και σταθερότερη ανήκει στο στοιχείο κρυπτόν ως και στο οξυγόνο και στο άζωτο.

Σύγχρονη θεωρία 
Με την εξέλιξη όμως των επιστημών και των μέσων έρευνας η δεσπόζουσα θεωρία που αποδείχθηκε και πειραματικά είναι ότι γενεσιουργός αιτία καθίσταται ο βομβαρδισμός των υψηλών ατμοσφαιρικών στρωμάτων από ηλεκτρόνια που προέρχονται από τη συνεχή ροή φορτισμένων σωματίων από τον Ήλιο, που ονομάζεται ηλιακός άνεμος. Η πλειονότητα των φορτισμένων αυτών σωματίων, που είναι κυρίως πυρήνες υδρογόνου και ηλεκτρόνια, εκτρέπονται από το μαγνητικό πεδίο της Γης. Ωστόσο σημαντικό μέρος τους εισχωρεί στη γήινη μαγνητόσφαιρα, όπου επιταχύνεται σε μεγάλες ενέργειες από ηλεκτρομαγνητικά πεδία κατά τη διάρκεια μαγνητικών καταιγίδων. Ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας και μικρής γωνίας κλίσης ως προς τις μαγνητικές γραμμές φτάνουν μέχρι την ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου διεγείρουν άτομα οξυγόνου και αζώτου. Η διέγερση επιτελείται με την μετατόπιση των ηλεκτρονίων αυτών των ατόμων σε ανώτερες ενεργειακές στοιβάδες, όπου όμως δεν μπορούν να παραμείνουν για πολύ. Με την επάνοδο στην αρχική τους κατάσταση εκπέμπουν την περίσσεια ενέργειας με τη μορφή φωτός. Το χρώμα του φωτός εξαρτάται από το είδος του ατόμου που διεγείρεται και από την ενεργειακή διαφορά των στοιβάδων διέγερσης και ηρεμίας των ηλεκτρονίων του ατόμου.

Σύγχρονα πειράματα και παρατηρήσεις 

Στα σύγχρονα πειράματα εκτός εκείνο του καθηγητή Stormer του Πανεπιστημίου του Όσλο που κατασκεύασε ειδική συσκευή για την απόδειξη της επικρατέστερης θεωρίας, το 1958 τότε που ακόμα δεν είχαν απαγορευθεί οι πυρηνικές δοκιμές, σχεδιάστηκε ένα πείραμα με πρόταση του καθηγητή Νικόλαου Κ. Χριστοφίλου (αγγλ. Nicholas Constantine Christofilos που έκανε πειράματα με τρεις μικρές ατομικές βόμβες στην ανώτατη ατμόσφαιρα της γης. Με χρήση των πυρηνικών εκρήξεων διαπιστώθηκε η δημιουργία του σέλαος ως αποτέλεσμα αλληλεπίδρασης του ηλιακού ανέμου με την μαγνητόσφαιρα της Γης. Συγκεκριμένα το έτος εκείνο εκτοξεύθηκαν σε ύψος 500 χλμ. τρεις μικρές ατομικές βόμβες στο Νότιο Ατλαντικό ωκεανό στα γεωγραφικά πλάτη (νότια) 38° και 50°. Αμέσως μετά τις εκρήξεις και σε χρόνο μόλις ενός πρώτου λεπτού της ώρας εμφανίσθηκε στο βόρειο ημισφαίριο, σε προκαθορισμένα γεωγραφικά πλάτη, άλλο Σέλας, που σήμαινε πως τα ηλεκτρόνια της έκρηξης, μετά από ένα ταχύτατο ταξίδι σε ύψος 4.000 χλμ. πάνω από την επιφάνεια της Γης, ξαναγύρισαν και δημιούργησαν τεχνητό Σέλας σε απόσταση πολλών χιλιάδων χιλιομέτρων από το σημείο της έκρηξης. Μάλιστα δεν υπολογίσθηκε πως για αρκετές ώρες τα «τεχνητά» αυτά ηλεκτρόνια ταξίδευαν μέσα στο μαγνητικό πεδίο της Γης από το Βόρειο στο Νότιο Πόλο και από το Νότιο στο Βόρειο εκατομμύρια φορές. Το πείραμα αυτό εξ όσων έχουν δημοσιευθεί έχει επαναληφθεί με θεαματικότερα αποτελέσματα το 1962.

Για το 2013, το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Όσλο οργάνωσε το STAR Project, μια ομάδα από 50 δορυφόρους σε μέγεθος συσκευασίας γάλακτος του (1) ενός λίτρου. Οι δορυφόροι θα κινούνται σε διαφορετικά ύψη μεταξύ των 160 και 320 χιλιομέτρων, μέσα στην ιονόσφαιρα, μαζεύοντας στοιχεία και ύστερα από 3 με 8 εβδομάδες θα πέσουν στη Γη. Ο σκοπός της αποστολής είναι η μελέτη του Σέλαος και των μαγνητικών καταιγίδων όταν ο Ήλιος φθάσει στη μέγιστη δραστηριότητα στον 11ετή κύκλο του το 2013.

Λαογραφία 
Στη λαογραφία των βορείων λαών, το Σέλας ήταν επόμενο να έχει συνδεθεί με υπερβατικές ερμηνείες.

 Στις 27 Σεπτεμβρίου 1732 ο Anders Celsius σημείωσε στο ημερολόγιό του πως το Βόρειο Σέλας ήταν τεράστια φωτιά που κατά τις πεποιθήσεις της εποχής προερχόταν από ηφαίστεια που υπάρχουν στον Βόρειο Πόλο, από τον Θεό, για να ζεσταίνονται οι άνθρωποι.
 Οι Σουηδοί πίστευαν πως ήταν αντανακλάσεις από τις δάδες που κρατούσαν οι Λάπωνες ψάχνοντας τους Ταράνδους τους.
 Οι Φινλανδοί ότι ήταν Άγγελοι Κυρίου που κυνηγούσαν τους δαίμονες.
 Οι Λάπωνες έκρυβαν γυναίκες και παιδιά, σταμάταγαν τα έλκηθρα και μάζευαν τα κουδούνια για να μη γίνουν αντιληπτοί από το Σέλας και τους πάρει.
 Στη δυτική ακτή της Νορβηγίας οι κάτοικοι πίστευαν μέχρι τις αρχές του προηγούμενου αιώνα πως το Βόρειο Σέλας είναι γριές ανύπαντρες γυναίκες στον ουρανό που χορεύουν κουνώντας τα λευκά μαντήλια τους. Πίστευαν δε πως το Σέλας ερχόταν για να πάρει τις ανύπαντρες γυναίκες που είχαν ήδη γεράσει! «Αυτή είναι τόσο γριά που θα ΄ρθει να τη πάρει το Σέλας», έλεγαν.
 Αρχαιότερα πίστευαν πως το Βόρειο Σέλας ήταν η αντανάκλαση των ασπίδων που κρατούσαν οι Βαλκυρίες, που ήταν νεκρές παρθένες στον ουρανό. Με αυτό τον θρύλο φαίνεται να συνδέεται και η σκοτσέζικη έκφραση "Merry Dancers" (χαρούμενοι χορευτές), με ερωτικές όμως προεκτάσεις.
 Οι Εσκιμώοι πίστευαν πως είναι οι ψυχές των νεκρών που αναζητούν τους δικούς τους. Έτσι κατά τη διάρκεια του φαινομένου ούτε μιλούσαν ούτε σφύριζαν φοβούμενοι μη κατέβει το Σέλας χαμηλά και τους αρπάξει αναγνωρίζοντάς τους από τη φωνή.
 Αλλά και οι Ινδιάνοι της Αμερικής (Καναδά) πίστευαν πως το Βόρειο Σέλας ήταν οι τεράστιες φωτιές που άναβαν τα ουράνια δαιμόνια όταν μαγείρευαν φάλαινες για να φάνε! Άλλοι ινδιάνοι (οι Φοξ) πίστευαν ότι πρόκειται για μεγάλη συνάθροιση πολεμιστών, κοντά στο Βόρειο Πόλο, όπου έβραζαν τους εχθρούς τους σε μεγάλα καζάνια.
 Τέλος οι Μαορί της Νέας Ζηλανδίας πίστευαν πως οι παλιοί πρόγονοί τους έφθασαν στο Νότιο Πόλο και παγιδεύτηκαν εκεί και τώρα ανάβουν μεγάλες φωτιές για να συνεννοηθούν με τους σημερινούς απογόνους τους για να πάνε να τους ελευθερώσουν.

Κατά τον Μεσαίωνα από την εκκλησιαστική τότε εξουσία το φαινόμενο αποδίδονταν ως προμήνυμα μεγάλου κακού. Πολλές γκραβούρες της εποχής παρουσιάζουν το Σέλας ως θηρίο της κόλασης με στόχο την καταστροφή.

Σημειώσεις 
Η λατινική ονομασία του Βορείου και του Νότιου Σέλαος είναι αντίστοιχα «Aurora Borealis» και «Aurora Australis». Προς το τέλος της διάρκειας του φαινομένου που φθάνει και τις 6 ώρες μπορεί να παρατηρηθεί, αν και όχι πάντα, το «στέμμα του Σέλαος» (corona aurora). Από το κέντρο του ουράνιου θόλου εμφανίζεται αιφνίδια ένα κυκλικό φως σαν στεφάνι από την περιφέρεια του οποίου εκτείνονται κάθετες λευκές ακτίνες προς το έδαφος δημιουργώντας την εντύπωση ενός γιγάντιου φωτεινού στέμματος και που στρέφεται με ταχύτητα, με ενδιάμεσες αιφνίδιες στάσεις. Αυτό το χαρακτηριστικό φαινόμενο διαρκεί από μόλις λίγα δευτερόλεπτα μέχρι μισό λεπτό της ώρας και στη συνέχεια εξαφανίζεται.

Σέλας σε άλλους πλανήτες 
Τόσο ο Δίας όσο και ο Κρόνος έχουν μαγνητικά πεδία που είναι ισχυρότερα από της Γης (η ισχύς του ισημερινού πεδίου του Δία είναι 4,3 gauss, σε σύγκριση με 0,3 gauss για τη Γη), και επίσης και οι δύο έχουν εκτεταμένες ζώνες ακτινοβολίας. Σέλας έχει παρατηρηθεί και στους δύο πλανήτες αερίων, χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, καθώς και στον Ουρανό και στον Ποσειδώνα. 

Τα Σέλας στους γίγαντες αερίου φαίνεται, όπως και στη Γη, να τροφοδοτούνται από τον ηλιακό άνεμο. Επιπλέον, όμως, τα φεγγάρια (δορυφόροι) του Δία, ειδικά η Ιώ, είναι ισχυρές πηγές για το σέλας στον Δία. Αυτά προκύπτουν από τα ηλεκτρικά ρεύματα κατά μήκος των δυναμικών γραμμών του πεδίου ("ρεύματα ευθυγραμμισμένα στο πεδίο"), τα οποία παράγονται από έναν μηχανισμό δυναμό λόγω της σχετικής κίνησης μεταξύ του περιστρεφόμενου πλανήτη και του κινούμενου δορυφόρου. Η Ιώ, που έχει ενεργό ηφαιστειότητα και ιονόσφαιρα, είναι μια ιδιαίτερα ισχυρή πηγή και τα ρεύματά του παράγουν και ράδιο εκπομπές, οι οποίες έχουν μελετηθεί από το 1955. Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, έχουν παρατηρηθεί σέλαα στην Ιώ, την Ευρώπη και τον Γανυμήδη.

Παραπομπές

Βιβλιογραφία
 Ξυλοπαρκιώτης, Κωνσταντίνος: «`Οταν πνέει ο ηλιακός άνεμος: Η επιστημονική εξήγηση για τα φώτα του Βορρά», Περισκόπιο της Επιστήμης, τεύχος 215 (Μάρτιος 1998), σσ. 40-51
 Δαγκλής, Ιωάννης και Syun-Ich Akasofu: «Σέλας-Alaska by night», Γεωτρόπιο, τεύχος 213,  σελ. 72-75, 8 Μαΐου 2004  

Ουράνια φαινόμενα
Πλανητική Επιστήμη
Ηλεκτρικά φαινόμενα
Φως
Ατμόσφαιρα
Γεωμαγνητισμός