Zorza polarna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Aurora borealis
Zorza polarna wokół bieguna południowego (Aurora australis) zarejestrowana 11 września 2005 przez satelitę NASA IMAGE
Zjawiska w magnetosferze Ziemi
Zorza polarna nad południowym Oceanem Indyjskim widziana z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Zorza polarna (Aurora borealis, aurora australis) – zjawisko świetlne obserwowane w górnej atmosferze w pobliżu biegunów magnetycznych planety, która posiada silne pole magnetyczne o charakterze dipolowym (dwubiegunowym).

Na Ziemi zorze występują na wysokich szerokościach geograficznych, głównie za kołami podbiegunowymi, chociaż w sprzyjających warunkach bywają widoczne nawet w okolicach 50. równoleżnika. Zdarza się, że zorze polarne na półkuli północnej obserwowane są nawet w krajach śródziemnomorskich. Na półkuli północnej zorza jest określana łacińską nazwą Aurora borealis, a południowa zorza polarna nosi nazwę Aurora australis.

Powstawanie zorzy polarnej[edytuj | edytuj kod]

Powstawanie zjawiska związane jest z przepływem prądu w jonosferze na wysokości około 100 km ponad powierzchnią Ziemi, w obszarze przenikania pasów radiacyjnych i górnej atmosfery ziemskiej.

Słońce stale emituje strumień naładowanych cząstek, czyli wiatr słoneczny. Podczas rozbłysków Słońce wyrzuca większe ilości takich cząstek; należą do nich protony o energiach do 1 GeV oraz elektrony o kilka rzędów wielkości mniejszej energii (co wynika z mniejszej masy spoczynkowej tych cząstek). W pobliżu Ziemi tory lotu tych cząstek są w większości odchylane przez ziemskie pole magnetyczne. Schwytane przez ziemską magnetosferę cząstki poruszają się po torze o kształcie helisy wzdłuż linii pola magnetycznego łączących obydwa ziemskie bieguny magnetyczne, powodując wzbudzenia atomów w obszarze polarnym, a skutkiem tego świecenie zorzowe. Atmosfera na dużych wysokościach jest zjonizowana i rozrzedzona, co jest przyczyną także emisji linii wzbronionych. Świecenie zorzowe tworzy ponad 270 linii emisyjnych, głównie tlenu i azotu.

Wiatr słoneczny tworzą emitowane stale przez Słońce protony i elektrony o mniejszych prędkościach, a zatem i energiach, również wtedy, gdy na Słońcu nie obserwuje się plam. Także te są pułapkowane przez ziemskie pasy radiacyjne, ale ze względu na mniejsze energie nie wzbudzają tak intensywnie plazmy jonosferycznej, jak cząstki emitowane podczas rozbłysków i nie powodują większych zórz. Cząstki elementarne z rozbłysków są wysokoenergetyczną fazą wiatru słonecznego. Z powodu różniącego się ładunku protonu i elektronu obiegają Ziemię w przeciwnych kierunkach wytwarzając różnicę potencjału na krańcach magnetosfery (około 40 kV), która może się zmieniać po rozbłyskach i powodować indukcyjne przepływy prądu elektrycznego w jonosferze. Z tego powodu zorze bywają widywane częściej przed lokalną północą niż nad ranem.

Po intensywnych rozbłyskach na Słońcu zorze obserwowano również na średnich szerokościach geograficznych, w tym ponad Polską, ale również w okolicach równikowych. Zjawisko widywano także w dzień, oraz podczas prawie niezaburzonego magnetyzmu.

Zorze były wywoływane – co najmniej dwukrotnie – poprzez detonację ładunku jądrowego grzejącego jonosferę, co zostało skrytykowane przez ekologów. Aparatura amerykańskiego programu badawczego HAARP również wywołała sztuczną zorzę polarną na skutek podgrzania jonosfery falami elektromagnetycznymi w zakresie fal krótkich o dużej energii skupionymi na niewielkiej przestrzeni.

Zorze są obserwowane podczas burz jonosferycznych, a wysoka wówczas jonizacja powoduje zaburzenia w rozchodzeniu się fal radiowych, a nawet zupełny zanik.

Kolory zórz[edytuj | edytuj kod]

Rozróżnia się typy systematyczne zórz: pasma, łuki, kurtyny, promienie, korony i inne. Stwierdzono emisje w zakresie barwy niebieskiej, zielonej, żółtej i czerwonej, a bardzo często białe. Kolor zjawiska jest skutkiem różnej intensywności linii emisyjnych.

Kolor zorzy zależy również od określonego gazu. Na czerwono i na zielono świeci tlen, natomiast azot świeci w kolorach purpury i bordo. Lżejsze gazy – wodór i hel – świecą w tonacji niebieskiej i fioletowej[1].

Występowanie poza Ziemią[edytuj | edytuj kod]

Zorze polarne na Saturnie w ultrafiolecie

Zorze polarne były obserwowane na wszystkich planetach-olbrzymach w Układzie Słonecznym, przeważnie pierwsze rejestracje były spoza zakresu widzialnego. Szczególnie silne zjawiska zorzowe występują na Jowiszu; na kształt i rozciągłość tych zjawisk mają wpływ przepływy plazmy związane z księżycami galileuszowymi[2]. Na Saturnie zorze obserwowano w ultrafiolecie[3] i w świetle widzialnym[4], dzięki sondzie Cassini. Występują również na Uranie[5] i Neptunie.

Teoretycznie również planeta pozasłoneczna posiadające pole magnetyczne i magnetosferę poddaną oddziaływaniu wiatru gwiazdowego może posiadać zorze polarne. Rozdzielczość współczesnych teleskopów nie pozwala na uchwycenie obrazu takiego zjawiska, ale towarzysząca zorzom emisja fal radiowych może zostać wykryta za pomocą radioteleskopów. Sygnały, które mogą pochodzić od zórz polarnych wychwycono z układów zawierających bardzo chłodne gwiazdy i brązowe karły[6].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Poznaj Świat 12/2008 s 46.
  2. Satellite Footprints Seen in Jupiter Aurora (ang.). HubbleSite News Center, 2000-12-14. [dostęp 2013-01-22].
  3. Hubble Provides Clear Images of Saturn’s Aurora (ang.). HubbleSite News Center, 1998-01-07. [dostęp 2013-01-22].
  4. Northern Aurora in Motion (ang.). W: Cassini Equinox Mission [on-line]. NASA, 2009-11-24. [dostęp 2013-01-22].
  5. Uranus Auroras Glimpsed from Earth (ang.). Science Daily, 2012-04-13. [dostęp 2013-01-22].
  6. New Evidence Indicates Auroras Occur Outside Our Solar System (ang.). ScienceDaily, 2013-01-21. [dostęp 2013-01-22].

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Commons in image icon.svg