NAUKA
Nauka stojąca za zorzą polarną – wyjaśniamy
Jak wiatr słoneczny, naładowane cząstki i pole magnetyczne Ziemi łączą się, by rozświetlić arktyczne niebo na zielono, czerwono i fioletowo — oto fizyka stojąca za zorzą polarną w Tromsø.
Zobacz wycieczki z obserwacją zorzy polarnej na GetYourGuide ↗Zaczyna się 150 milionów kilometrów stąd, na słońcu.
Zorza polarna zaczyna się od wiatru słonecznego — stałego strumienia naładowanych cząstek, głównie elektronów i protonów, które uciekają ze Słońca z prędkością sięgającą kilkuset kilometrów na sekundę. Gdy Słońce jest bardziej aktywne, wyrzuca również koronalne wyrzuty masy: ogromne erupcje materii słonecznej, które docierają do Ziemi w ciągu jednego do trzech dni. Zarówno stały wiatr, jak i sporadyczne erupcje dostarczają surowca do spektaklu, ale żadne z nich go nie gwarantuje — to, co dzieje się dalej, gdy ta materia spotyka się z polem magnetycznym Ziemi, decyduje o tym, czy niebo nad Tromsø rzeczywiście rozbłyśnie danego wieczoru.
Pole magnetyczne Ziemi kieruje cząstki w stronę biegunów.
Magnetyczne pole Ziemi odchyla większość wiatru słonecznego wokół planety, dlatego zorza polarna jest rzadkością w pobliżu równika — ta sama ochronna bańka, która przez eony geologiczne osłania atmosferę. Jednak linie pola zbiegają się przy północnym i południowym biegunie magnetycznym, kierując naładowane cząstki w górne warstwy atmosfery w dwóch pierścieniowych strefach o średnicy kilku tysięcy kilometrów — jednej nad Arktyką, drugiej nad Antarktydą, będących swoimi lustrzanymi odbiciami. Położenie Tromsø daleko na północy sprawia, że miasto leży niemal bezpośrednio pod północnym pierścieniem, zwanym owalem zorzy polarnej, co jest najważniejszym powodem, dla którego mieszkańcy i turyści mogą tu podziwiać zorzę znacznie częściej niż w miejscach położonych na niższych szerokościach geograficznych.
Zderzenie, a nie spalanie — tak powstaje światło
Zorza polarna nie jest ogniem ani odbitym światłem — to zderzenie, w skali, którą trudno sobie wyobrazić. Cząstki sprowadzane w dół przez pole magnetyczne uderzają w atomy tlenu i azotu na wysokości od około 100 do 300 kilometrów — znacznie wyżej niż 10–12 kilometrów, na których latają samoloty pasażerskie — przekazując energię, którą atomy następnie uwalniają jako fotony, w procesie zasadniczo podobnym do działania neonu, tyle że na ogromnie większą skalę i wysokość. Dokładna wysokość i konkretny gaz decydują o kolorze, dlatego jeden pokaz może przechodzić przez kilka wyraźnych odcieni, gdy zderzenia zachodzą na różnych wysokościach tej samej nocy.
Dlaczego zieleń dominuje niemal w każdej ekspozycji
Atomy tlenu na wysokości od 100 do 300 kilometrów wytwarzają żółto-zieloną poświatę, która odpowiada za większość tego, co ludzie faktycznie widzą z Tromsø w typową noc — co wygodnie składa się na to, że jest to również kolor, na który ludzkie oko jest najbardziej wrażliwe przy słabym świetle, przez co umiarkowany pokaz wydaje się jeszcze bardziej intensywny, niż sugerowałaby jego rzeczywista jasność. Rzadsze czerwienie pochodzą z tego samego tlenu wyżej, powyżej około 300 kilometrów, gdzie zderzenia zdarzają się rzadziej, a powstała poświata jest słabsza. Błękity i fiolety natomiast pochodzą z azotu w niższych warstwach atmosfery i zwykle pojawiają się tylko podczas silniejszego, bardziej energetycznego zjawiska wywołanego większym wyrzutem cząstek słonecznych.
Owala zorzy polarnej nie jest stała — ona oddycha
Pierścień aktywności zorzy wokół bieguna magnetycznego nieustannie się rozszerza i kurczy wraz z warunkami geomagnetycznymi — bardziej przypomina żywą formę niż stałą linię na mapie. W spokojną noc potrafi się skurczyć niemal do samego bieguna, pozostawiając nawet dalekie północne lokalizacje poza jego zasięgiem; podczas silnej burzy geomagnetycznej pęcznieje na zewnątrz, dlatego intensywny sztorm może czasem przesunąć widoczną zorzę aż do środkowej Europy. Pozycja Tromsø niemal bezpośrednio pod owalem sprawia, że miasto rzadko potrzebuje dużego rozszerzenia, by cieszyć się spektaklem — to naukowy powód, dla którego nawet umiarkowany wskaźnik KP potrafi tu wygenerować intensywne, kolorowe widowisko bezpośrednio nad głową.
Liczby kryjące za sobą jedenastoletni rytm
Aktywność słoneczna rośnie i maleje w cyklu trwającym mniej więcej jedenaście lat, znanym jako cykl słoneczny, a im więcej plam słonecznych i erupcji pojawia się na powierzchni Słońca, tym więcej surowca napędza zorzę polarną. Cykl słoneczny 25 osiągnął swoje maksimum około 2024 roku, docierając nieco wcześniej i silniej, niż przewidywało wielu prognostyków, a podwyższona aktywność zwykle utrzymuje się jeszcze przez kilka lat po szczycie, zanim Słońce stopniowo uspokoi się w kierunku kolejnego minimum słonecznego. Nic z tego nie zmienia podstawowej przewagi geograficznej Tromsø — jego położenie pod owalem zorzowym ma znaczenie w każdej fazie cyklu — ale bardziej aktywne Słońce zwykle oznacza częstsze i jaśniejsze spektakle na niebie.
Nie wiesz, której nocy wybrać albo jaki rodzaj polowania na zorzę będzie dla Ciebie najlepszy?
Zostaw swój e-mail i przybliżony termin podróży — wyślemy Ci krótkie zestawienie, jak wygląda sezon miesiąc po miesiącu, dlaczego minibus goniący za czystym niebem bije na głowę stacjonarny obóz w pochmurne noce, oraz jak czytać prognozy, żebyś zarezerwował/a właściwe wieczory.