شفق قطبي
تسريع الجسيمات

الإلكترونات المسؤولة عن ألمع أشكال الشفق تحتسب جيدا لمن تسارع في المجالات الكهربائية الديناميكية من الاضطراب البلازما التي واجهتها خلال هطول الأمطار من الغلاف المغناطيسي إلى الغلاف الجوي الشفقي. في المقابل، المجالات الكهربائية الساكنة غير قادرة على نقل الطاقة إلى الإلكترونات نظرا لطبيعتها المحافظة. والإلكترونات والأيونات التي تسبب توهج خافت من الشفق منتشر تظهر عدم الكشف عن تسارع أثناء هطول الأمطار. تقارب خطوط المجال المغناطيسي نحو الأرض التي تخلق «مرآة المغناطيسية» يتحول إلى الوراء الكثير من الإلكترونات المتدفقة نحو الانخفاض مع زيادة قوة المجال. ويتم إنتاج أشكال زاهية من الشفق عندما تسارع الانخفاض لا يزيد فقط من طاقة الإلكترونات عجل ولكن أيضا يقلل من زوايا الملعب الخاصة بهم (الزاوية بين سرعة الإلكترون وناقلات الحقل المغناطيسي المحلي). هذا يزيد كثيرا من معدل ترسب الطاقة في الغلاف الجوي، وبالتالي معدلات تأين، الإثارة ويترتب على ذلك انبعاث ضوء الشفقي. كما أنه يعزز التيار الكهربائي. ويستند واحد النظرية الأولى المقترحة لتسريع الإلكترونات الشفق القطبي على ثابت، أو شبه ثابت، الحقل الكهربائي يفترض ويترتب-أحادي الاتجاه انخفاض محتمل. ومنشؤها التجمع تهمة وما يرتبط بها من متساو-إمكانات وغير محددة حتى الفار . ومع ذلك، معادلة بواسون تشير إلى أن يمكن أن يكون هناك أي تكوين من تهمة مما أدى إلى انخفاض صافي المحتملين. هذه الحقيقة يحظر مفهوم انخفاض محتمل أحادي الاتجاه. وبالتالي فإن نظرية الحقل الكهربائي المقترحة لتسريع الجسيمات الشفقي هي موضع شك كبير لأنه يبدو أن تنتهك مبدأ أساسي من مبادئ الفيزياء. ويستند نظرية أكثر مصداقية على التسارع من قبل لانداو صدى في المجالات الكهربائية المضطربة في المنطقة التسارع. هذه العملية هي في الأساس نفسه الذي يعمل في مختبرات الانصهار البلازما في جميع أنحاء العالم، ويبدو قادرة أيضا على حساب من حيث المبدأ بالنسبة لمعظم - إن لم يكن كل - خصائص مفصلة من الإلكترونات المسؤولة عن ألمع أشكال الشفق أعلاه، أدناه وداخل المنطقة التسارع.
كما اُقْتُرِحَت آليات أخرى، على وجه الخصوص، موجات Alfvén، وسائط موجة تنطوي على المجال المغناطيسي لوحظ لأول مرة من قبل هانز ألففين (1942)، والتي لوحظت في المختبر وفي الفضاء. والسؤال هو ما إذا كانت هذه الموجات قد تكون مجرد وسيلة مختلفة للنظر في العملية المذكورة أعلاه، ولكن، لأن هذا النهج لا يشيرون إلى مصدر طاقة مختلفة، ويمكن أيضا أن يوصف العديد من الظواهر الأكبر البلازما من حيث موجات Alfvén.
وتشارك أيضا في عمليات أخرى الشفق، ويبقى الكثير مما يمكن تعلمه. وكثيرا ما يبدو الإلكترونات الشفق القطبي التي أنشأتها العواصف المغناطيسية الأرضية الكبيرة لديها طاقات أقل من 1 كيلو، ويتم إيقاف مستوى أعلى، قرب 200 كم. هذه الطاقات المنخفضة تثير أساسا الخط الأحمر من الأكسجين، بحيث غالبا هذه هي الشفق الأحمر. من ناحية أخرى، الأيونات الموجبة أيضا الوصول إلى الأيونوسفير في مثل هذا الوقت، مع الطاقات من 20-30 كيلو، مما يشير إلى أنها قد تكون «تجاوز» على طول خطوط الحقل المغناطيسي للوفيرة أيونات «عصابة تيار» تسارع في مثل هذه الأوقات، من خلال العمليات تختلف عن تلك المذكورة أعلاه. كما يبدو أن تسارع بعض أيونات O + («هندسة المخروطيات») بطرق مختلفة عن طريق عمليات البلازما المرتبطة الشفق. وتسارعت هذه الأيونات بواسطة موجات البلازما في اتجاهات متعامدة أساسا إلى خطوط المجال. ولذا فإنها تبدأ في اجتماعهم «نقاط المرآة» ويمكن السفر إلى أعلى فقط. وعندما يقومون بذلك، و «تأثير المرآة» يحول توجهاتها للحركة، من عمودي على خط ميدانية لمخروط من حوله، والذي يضيق تدريجيا، وأصبحت على نحو متزايد موازية على مسافات كبيرة حيث الحقل أضعف من ذلك بكثير.