Zorza nad Atlantykiem jak świetlny most. Widzimy ją z kosmosu
Delikatna burza geomagnetyczna G1 zamieniła niebo nad Islandią i Kanadą w świetlną rzekę. Tym razem patrzymy na nią oczami satelity.
Nad Atlantykiem nocą z 15 na 16 lutego zrobiło się dosłownie jasno od zielonego światła, ale najbardziej spektakularny widok nie zobaczyliśmy my, tylko satelity. Podczas niewielkiej burzy geomagnetycznej G1 zorza polarna rozciągnęła się jednocześnie nad Islandią i wschodnią Kanadą, a krążący wokół Ziemi Suomi NPP uchwycił ją w jednym, orbitalnym kadrze. To wyjątkowo użyteczny fragment danych o tym, jak Słońce pracuje na naszej magnetycznej osłonie.
Jak wygląda burza G1 z kosmosu?
Na opublikowanych obrazach widać jasną, nieregularną wstęgę światła ciągnącą się nad ciemnym Atlantykiem. Po lewej stronie połyskują światła miast na Islandii, po prawej rozlewają się punkty cywilizacji w Quebecu oraz w prowincjach Newfoundland i Labrador. Pomiędzy nimi widać szeroki łuk zorzy polarnej zawieszony na granicy nocy i dnia.
Taką perspektywę daje instrument VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite), znajdujący się na pokładzie satelity Suomi National Polar-orbiting Partnership, wspólnej misji NASA i amerykańskiej agencji pogodowej NOAA. VIIRS ma tzw. kanał day-night band, bardzo czułą kamerę światła widzialnego, która potrafi rejestrować blask miasta, poświatę Księżyca, a także subtelne łuny zorzy z wysokości kilkuset kilometrów.
Choć zdjęcia opublikowano w skali szarości, naukowcy wiedzą, że dla obserwatorów na ziemi ta sama scena była pokazem intensywnej zieleni, z domieszką fioletów i czerwieni. Satelita nie ma być ładnym aparatem, tylko narzędziem pomiarowym, dlatego zamiast kolorów liczą się poziomy jasności, rozkład zjawiska i jego zasięg.
Skąd bierze się zorza? Krótki przewodnik po kosmicznej fizyce
Żeby zrozumieć te niezwykłe zdjęcia, trzeba wrócić do źródła całego tego przedstawienia, czyli do Słońca. Nasza gwiazda nie świeci spokojnie. Z jej korony cały czas wylatuje wiatr słoneczny, strumień naładowanych cząstek, głównie elektronów i protonów.
Od czasu do czasu Słońce mocniej kichnie. Wyrzuca wtedy w kosmos gęstszą chmurę plazmy w tzw. koronalnym wyrzucie masy. Gdy taki pakiet uderza w ziemskie pole magnetyczne, zaczyna się burza geomagnetyczna – zaburzenie w magnetosferze, czyli ogromnym, niewidzialnym bąblu pola magnetycznego otaczającym Ziemię.
Linie pola magnetycznego działają jak swoiste tory. Prowadzą cząstki w stronę biegunów, gdzie w górnej atmosferze (na wysokości od ok. 100 do nawet 400 km) zderzają się one z atomami i cząsteczkami gazów.
- Gdy trafiają w tlen, dominują zielone i czerwone odcienie,
- Gdy pobudzają azot, pojawiają się fiolety i błękity.
Pobudzone atomy po krótkiej chwili oddają nadmiar energii w postaci światła. Dla nas oznacza to zasłony i wstęgi zorzy polarnej, falujące na niebie niczym spektakularna kurtyna.
Czym jest burza geomagnetyczna G1 i dlaczego w ogóle obchodzi naukowców?
Zjawiska tego typu opisuje się w 5-stopniowej skali od G1 do G5. G1, o której mowa w tym przypadku, to poziom minimalny, czyli słaba burza geomagnetyczna. Przy takim natężeniu zorzę widać głównie w wysokich szerokościach geograficznych, czyli właśnie nad Islandią, Grenlandią czy Kanadą.
Dla przeciętnego mieszkańca Europy to po prostu ładne zdjęcia w internecie, ale dla fizyków przestrzeni kosmicznej to sygnał, że magnetosfera lekko zadrżała. Nawet niewielkie burze pozwalają sprawdzić, jak zachowują się ziemskie pola magnetyczne, jak zmienia się przepływ energii w górnych warstwach atmosfery i gdzie dokładnie przebiega tzw. owal zorzowy, czyli strefa, w której zorza pojawia się najczęściej.
Przy znacznie silniejszych burzach (G3-G5) w grę wchodzą już skutki dla technologii: zakłócenia nawigacji satelitarnej, problemy z łącznością radiową, a w skrajnych przypadkach przeciążenia sieci energetycznych. Dane ze spokojnych burz G1 pomagają budować modele, które później ostrzegają przed poważniejszymi incydentami kosmicznej pogody.
Przeczytaj także:
Satelita jako orbitalne oko nad Atlantykiem
Suomi NPP okrąża Ziemię po orbicie polarnej, przelatując nad różnymi fragmentami planety przy każdym kolejnym okrążeniu. W nocy z 15 na 16 lutego jego trajektoria przecięła strefę zorzy dokładnie wtedy, gdy burza G1 rozświetlała niebo nad północnym Atlantykiem.
Na jednym ujęciu zmieściły się więc:
- łuk zorzy nad Cieśniną Duńską między Grenlandią a Islandią,
- świetliste smugi nad lądem Islandii,
- delikatniejsze refleksy nad Kanadą po drugiej stronie oceanu.
VIIRS w trybie day-night band wyłapuje ekstremalnie słabe światło – od poświaty nocnych chmur po odbłysk zorzy. To, co dla fotografa jest po prostu ładną sceną, dla klimatologów i fizyków magnetosfery jest rasterem danych liczbowych: można z niego odczytać intensywność zjawiska, jego rozkład w czasie i przestrzeni oraz to, jak szybko zmienia się owal zorzowy podczas burzy.
