Patrzymy w niebo. Teraz czas na zorze polarne

W kierunku Ziemi, z prędkością blisko 3 milionów kilometrów na godzinę, pędzi chmura materii. Zgodnie z przewidywaniami naukowców z amerykańskiego Narodowego Urzędu do spraw Oceanów i Atmosfery (NOAA), dotrze ona do ziemskich biegunów magnetycznych dzisiaj (2.11) przed południem.

Wywoła silną burzę geomagnetyczną klasy G3 (Kp=7). Zjawisko utrzyma się co najmniej przez całą noc z poniedziałku na wtorek (2/3.11). Jeśli prognoza się potwierdzi, to zorza polarna znów pojawi się nad Polską. Nie sposób jednak wskazać dokładnej godziny jej wystąpienia. Można jedynie prognozować, że zdarzy się to z największym prawdopodobieństwem między godziną 19:00 a 23:00.

Jednak warto obserwować północne niebo przez całą noc, bo prognozy mogą swoje, a zorza swoje. Najlepiej wybrać się na obserwacje poza miasto, gdzieś, gdzie nie przeszkodzą nam światła i żadne budynki ani też drzewa nie przysłonią nam północnego horyzontu.

Warto też cieplej się ubrać, ponieważ temperatura spadnie poniżej 5 stopni i możemy zmarznąć. Jeśli chcemy zorzę uwiecznić na zdjęciu, to koniecznie zastosujmy dłuższą ekspozycję. Warto też pokusić się o stworzenie filmiku poklatkowego (time lapse), ponieważ pozwoli on na dostrzeżenie jak zorza charakterystycznie faluje, co wzbogaci doznania wizualne.

Jednak czy pogoda tym razem pozwoli nam na obserwację? Tak, ale tylko połowicznie. Jeśli zorza zaświeci nad Polską, to z pewnością ujrzą ją mieszkańcy południowej połowy kraju. Tam niebo ma być przez całą noc wolne od chmur. Inaczej będzie w północnej połowie, gdzie spodziewamy się całkowitego zachmurzenia.

Zorza polarna na polskim niebie jest dość rzadkim zjawiskiem. Dzieje się tak dlatego, że by mogła ona się pojawić, musi złożyć się bardzo dużo różnych czynników, które są niezwykle trudne do przewidzenia. Prognozowanie pogody kosmicznej jest jeszcze w powijakach, gdyż porządnie badamy naszą dzienną gwiazdę zaledwie od nieco ponad trzech dekad, a cykl jej aktywności trwa kilkanaście lat.

Dlatego jeśli chcecie zobaczyć zorzę polarną na polskim niebie, musicie wykazać się ogromną cierpliwością, śledzić najnowsze wiadomości i prognozy, ponieważ wszystko zmienia się bardzo dynamicznie. Jeśli tak uczynicie, to może zostaniecie za to sowicie wynagrodzeni, w postaci niezapomnianego spektaklu.

Czym jest i jak powstaje zorza polarna?

Zorze polarne to przepiękne różnokolorowe wstęgi, zasłony lub smugi, falujące lub pulsujące na niebie, w szczególności w okolicach koła podbiegunowego, a niekiedy można je także podziwiać na średnich i niskich szerokościach geograficznych, czyli m.in. w całej Europie i w Polsce.

Fot. Antti Pietikainen.

Jednak niewiele ludzi wie, że powstawanie zorzy polarnych ma bezpośredni związek z wybuchami plam słonecznych i ogólnie aktywnością Słońca. Gdy Słońce znajduje się w fazie szczytu aktywności, jak ma to miejsce obecnie, na jego powierzchni tworzy się duża ilość plam.

Szczyt aktywności Słońca następuje regularnie co 11 lat. Wielkie plamy tworzą się jednak także poza szczytem, jak miało to miejsce jesienią 2003 roku, kiedy to trio gigantycznych plam obfitowało w potężne wybuchy i rozbłyski zapisujące się w historii badań naszej dziennej gwiazdy.

Spektakularny wybuch na Słońcu, który jest źródłem zorzy polarnej na Ziemi. Fot. NASA.

Każdej nowo uformowanej plamie (grupie plam) nadawany jest kolejno numer, który ma na celu jej identyfikację. W skład plamy o danym numerze może wchodzić od kilku do kilkudziesięciu plam różnej wielkości. Plamy to nic innego jak miejsca gdzie temperatura jest o wiele niższa niż w pozostałych regionach powierzchni Słońca.

Dzieje się tak na skutek otaczających plamę pól magnetycznych, a czym są one silniejsze, tym plama staje się większa i chłodniejsza, zaś reakcje w niej zachodzące bardziej gwałtowne. W plamach co jakiś czas dochodzi do eksplozji, czyli do wyrzutów materii i rozbłysków promieniowania rentgenowskiego o różnej sile, a czym potężniejszy jest wybuch, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia zorzy polarnej na Ziemi.

Najlepsze warunki do powstania zorzy na średnich i niskich szerokościach geograficznych, czyli między innymi w Europie, w tym także w Polsce, następują wówczas, gdy wybuchowi plamy towarzyszy koronalny wyrzut masy (tzw. CME), a ona sama znajduje się w bezpośrednim polu rażenia Ziemi, czyli w okolicach środka widocznej z Ziemi tarczy Słońca.

Wówczas z plamy wyrzucana jest chmura silnie naładowanych cząstek, elektronów i protonów, tzw. wiatr słoneczny, który od kilkunastu do kilkudziesięciu godzin po wybuchu, w zależności od siły wybuchu, dociera do naszej planety, uderzając w ziemskie bieguny magnetyczne, powoduje powstanie burzy magnetycznej, której efektem jest pojawienie się przepięknych zórz polarnych.

Zorza polarna nad Alaską, ukazana w przyspieszeniu.

Zorza polarna to zjawisko świetlne występujące w górnych warstwach atmosfery czyli w jonosferze lub egzosferze na wysokości od 65 do 400 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Najczęściej w odległości 20-25 stopni od bieguna geomagnetycznego Ziemi - północnego lub południowego. Kolory zorzy polarnej są efektem reakcji cząsteczek wiatru słonecznego z cząsteczkami powietrza.

Gdy smugi mają kolor czerwony to wówczas cząsteczki wiatru słonecznego wchodzą w reakcję z azotem, jeśli zielone to z tlenem, inne są mieszaniną. Na północnej półkuli, aby zobaczyć zorzę trzeba patrzeć w kierunku północnym. Najlepsze warunki do obserwacji zorzy mają miejsce około północy, gdy ta część Ziemi, na której się znajdujemy, jest zwrócona przeciwnie do Słońca.

Bardzo silne burze magnetyczne szalejące w górnych warstwach atmosfery ziemskiej powodują także zakłócenia w łączności satelitarnej i radiowej a emitowane podczas ich trwania promieniowanie rentgenowskie może być groźne dla astronautów, pilotów i pasażerów samolotów lecących na wysokich szerokościach geograficznych.