Czerwony, różowy, zielony, żółty. Dlaczego zorza ma różne kolory?

Choć najczęściej zorze (aurora borealis, aurora australis) widoczne są za kołami podbiegunowymi, to odpowiednie warunki sprawiają, iż widać je też nieco dalej. W dodatku wzmożona aktywność Słońca i bardzo silne rozbłyski sprawiają, że co jakiś czas barwne zorze da się oglądać nawet z Polski.

Kolorowe zjawisko nie tylko zachwyca, ale i rodzi pytania oraz wywołuje dyskusje - jak zorza powstała i dlaczego widzimy różne jej odcienie?

Aby doszło do tego barwnego zjawiska, cząsteczki emitowane przez Słońce muszą się poruszać z bardzo dużą prędkością. Choć gwiazda ta cały czas wyzwala protony i elektrony, to dopiero podczas wybuchów lecą one w stronę naszej planety z prędkością, która wpływa na pojawienie się zorzy.

Wiatr słoneczny oddziałuje z ziemskim polem magnetycznym. Naładowane cząstki, przyspieszając i przenikając do ziemskiej atmosfery, wchodzą w reakcje z występującymi tam gazami. I to właśnie dzięki ich wzbudzaniu i jonizacji zorza zyskuje różne barwy. Jak to dokładnie wygląda?

Kolory światła emitowanego podczas kontaktu zależą od wysokości, na której zachodzą reakcje i tego, z jakimi gazami łączą się emitowane przez Słońce, pędzące na nas cząstki. Cząsteczki gazów w naszej atmosferze są wzbudzane przez materię wiatru słonecznego, a to powoduje, że uwalniana jest energia i emitowane są promienie światła widzialnego i niewidzialnego.

Jakie można zaobserwować kolory zorzy? Rozmaite: czerwony, zielony, pomarańczowy, żółty, niebieski, różowy i fioletowy. Z czego wynikają te kolory?

Kiedy występujący na niższych wysokościach tlen jest wzbudzony, powoduje to, że zorza pojawia się w odcieniach zieleni. W połączeniu z większą zdolnością oka do wychwytywania spektrum barw zielonych, sprawia to, że jest to najbardziej dominujący i najczęściej obserwowalny kolor zorzy polarnej.

Falujące pasma i wstęgi w kolorach czerwieni obserwowane są rzadko, taki kolor powstaje tylko podczas niezwykle intensywnej aktywności słonecznej. Co ciekawe, ten kolor również powstaje w wyniku reakcji zachodzących z tlenem. Tutaj chodzi jednak o dużo większe wysokości, powyżej 240 km. Jest tam mniejsze stężenie tlenu, co w efekcie po wzbudzeniu cząstek daje barwę czerwoną, wpadającą też w odcienie różowego i pomarańczowego.

Żółtą barwę zorzy, podobnie jak w przypadku czerwonej, obserwuje się rzadko. Żółty spektakl na niebie zobaczymy wtedy, kiedy dojdzie do zderzenia cząstek z mieszaniną azotu i tlenu. Występowanie tej barwy także wiąże się z dużą aktywnością Słońca.

Kolor fioletowy i fiolet wpadający w róż w przypadku zorzy powstaje, gdy dochodzi do interakcji z azotem na mniejszych wysokościach, ale wciąż powyżej ok. 100 km. Te kolory są widoczne gołym okiem tylko wtedy, jeśli zorza polarna jest wystarczająco intensywna, co również wiąże się z wysoką aktywnością słoneczną.

Niebieski i niebiesko-fioletowy pojawia się przy reakcjach z azotem występującym na mniejszych wysokościach, do ok. 100 km. Lżejsze gazy - wodór i hel - również świecą w tonacji niebieskiej i w odcieniach fioletu.

Do obserwacji zorzy nie potrzeba żadnych dodatkowych sprzętów, przy dobrych warunkach widać ją gołym okiem. Aby cieszyć się wyjątkowym spektaklem, wystarczy wybrać się w miejsce z jak najmniejszym zanieczyszczeniem światłem. Intensywne kolory zorzy łatwiej uchwycić na zdjęciach.

Do śledzenia tego, gdzie pojawi się zorza, szczególnie w Polsce, gdzie do takich zdarzeń dochodzi rzadko - warto wykorzystać aplikacje na telefon. Można zainstalować np. Aurora Alerts, My Aurora Forecast & Alerts, albo SpaceWeatherLive.

Źródła: northernlightscentre.org, sciencealert.com, theaurorazone.com, teleskop.pl; artykuł konsultowany z pracownikiem Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika Polskiej Akademii Nauk.