Zorze polarne nad naszymi głowami

Światło zorzy polarnej bez wątpienia należy do najwspanialszych widowisk w przyrodzie dostępnych ludzkim oczom. Ciemność nocy polarnej rozdzierają drżące łuki i wstęgi fioletu oraz błękitu, niebo przecinają jasne, zielone promienie z błyszczącymi czerwonymi końcówkami.

Wspaniałe białe draperie o fantastycznej wewnętrznej strukturze zmieniają swe kształty i łączą się wielokrotnie w ciągu minuty. W tym samym czasie pasma pulsującego światła tworzą widok dający się porównać jedynie ze wspaniałym zachodem Słońca, lecz pozostający w nieustannym ruchu.

Aczkolwiek mechanizmy powodujące zorzę są dość dobrze i przekonywająco wyjaśnione, to jednak pozostawała ona naukową zagadką przez wiele stuleci, a jej istnienie do dziś otoczone jest fascynującą mgiełką tajemniczości. W przeciwieństwie do tęczy, której usytuowanie pozornie zmienia się w zależności od pozycji obserwatora, zorza polarna zawsze umiejscowiona jest w określonych miejscach w górnych warstwach atmosfery. Ma ona postać podobnych do płomieni łuków, jednakże jej zadziwiający, nieziemski blask nie jest poświatą jakiegoś płomienia, lecz przypomina raczej światło wytwarzane przez wyładowania elektryczne w lampie neonowej.

Zorze polarne - północna i południowa - najczęściej pojawiają się w dwóch pasach otaczających odpowiednio Biegun Północny i Biegun Południowy, w tak zwanych "strefach zorzowych". Zwykle rozciągają się z zachodu na wschód. Fakt, iż są niemal prostopadłe do kierunku wskazywanego przez igłę kompasową, każe przypuszczać, że mogą mieć coś wspólnego z polem magnetycznym Ziemi.

Jednak nie wielu 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 ostatnio miało to miejsce pomiędzy 2000 a 2002 rokiem, na jego powierzchni dochodzi do tworzenia się dużej ilości plam. Szczyt aktywności Słońca następuje regularnie co 11 lat. Wielkie plamy tworzą się jednak także poza szczytem aktywności Słońca jak na przykład miało to miejsce jesienią 2003 roku, kiedy to trio gigantycznych plam obfitowało w potężne wybuchy i rozbłyski zapisujące się w całej historii badań naszej dziennej gwiazdy.

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, czym są one silniejsze tym plama staje się większa i chłodniejsza a reakcje w niej zachodzące bardziej gwałtowne.

W plamach co jakiś czas także dochodzi do eksplozji, czyli do wyrzutów materii i rozbłysków promieniowania rentgenowskiego o różnej sile, czym potężniejszy 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 zorzy polarnych.

Zorza polarna to zjawisko świetlne występujące w górnych warstwach atmosfery czyli w jonosferze lub egzosferze na wysokości od 65 do 400 km 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 wtedy z tlenem, inne są mieszaniną.

Na północnej półkuli aby zobaczyć zorzę polarną trzeba patrzeć w kierunku północnym. Najlepsze warunki do obserwacji zorzy mają miejsce około północy, wtedy kiedy ta część Ziemi na której się znajdujemy jest odwrócona 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.

To fascynujące zjawisko na naszym polskim niebie pojawia się bardzo rzadko jednak ostatnimi czasy można było je podziwiać aż sześciokrotnie, a to za sprawą dużej aktywności Słońca, jak na tą fazę cyklu, w której obecnie się znajduje. Zorza pojawiła się raz w styczniu 2005 roku, dwa razy w listopadzie 2004 roku i trzy razy na przełomie października i listopada 2003 roku. W ostatnim czasie nasza dzienna gwiazda pokazała nam także swoje drugie oblicze i mieliśmy szansę nawet zarejestrować kilka rekordów. Na przykład we wrześniu 2005 roku zarejestrowano piąty najpotężniejszy rozbłysk w historii badań Słońca.

Rozbłysk miał siłę X17.1 i nastąpił z plamy 798, którą uznano za jedną z najaktywniejszych w ostatnich kilkudziesięciu latach. Stało się tak z powodu tego, że w owej grupie plam doszło do 10 potężnych rozbłysków klasy X. W styczniu 2005 roku z plamy 720, podczas swojego pobytu po widocznej z Ziemi stronie Słońca, nastąpił gigantyczny wybuch i rozbłysk promieniowania rentgenowskiego o sile X7.1 w wyniku którego, jak informowali naukowcy, powstała najsilniejsza burza radiacyjna od czasu ostatniego szczytu aktywności Słońca, czyli od 1989 roku. Jesienią 2003 roku zanotowano najsilniejszy w historii badań Słońca rozbłysk o sile X45 który nastąpił z jednej z tria gigantycznych plam o numerze 486. Owej jesieni zanotowano także czwarty najpotężniejszy rozbłysk w historii badań Słońca. Nastąpił on także z plamy 486.