Takmer každý počul alebo videl fotografie polárnej žiary. Niektorí iní mali to šťastie vidieť ich osobne. Ale mnohí o tom nevedia ako sa tvoria a preto.
Začína sa polárna žiara s fluorescenčnou žiarou na obzore. Potom sa zmenšuje a vzniká osvetlený oblúk, ktorý sa niekedy uzatvára vo forme veľmi jasného kruhu. Ako sa však formuje a s čím súvisí jeho činnosť?
Formovanie polárnej žiary
Vznik polárnych svetiel súvisí s slnečná aktivita, zloženie a vlastnosti zemskej atmosféry. Pre lepšie pochopenie tohto javu je zaujímavé si o ňom prečítať vesmírne hurikány a ako tieto ovplyvňujú generácie severných svetiel.
Polárne svetlo je možné pozorovať v kruhovej oblasti nad pólmi Zeme. Odkiaľ však pochádzajú? Pochádzajú zo Slnka. Existuje bombardovanie subatomárnych častíc zo Slnka formovaných v slnečných búrkach. Tieto častice sa pohybujú od fialovej po červenú. Slnečný vietor mení častice a keď sa stretnú s magnetickým poľom Zeme, vychyľujú sa a na póloch je vidieť iba jeho časť.
Elektróny, ktoré tvoria slnečné žiarenie, vytvárajú spektrálnu emisiu, keď dosiahnu molekuly plynu nachádzajúce sa v magnetosfére, súčasť zemskej atmosféry, ktorá chráni Zem zo slnečného vetra a na atómovej úrovni spôsobujú excitáciu, ktorá vedie k luminiscencii. Táto luminiscencia sa šíri po celej oblohe a vytvára podívanú z prírody.
Štúdie o polárnej žiare
Existujú štúdie, ktoré skúmajú polárnu žiaru pri vytváraní slnečného vetra. Stáva sa to preto, že hoci je známe, že slnečné búrky majú približné obdobie 11 rokov, nie je možné predpovedať, kedy sa objaví polárna žiara. Pre všetkých ľudí, ktorí chcú vidieť polárnu žiaru, je to problém. Cestovanie na póly nie je lacné a nevidieť polárnu žiaru je veľmi deprimujúce. Okrem toho môže byť užitočné vedieť severné svetlá v Španielsku pre tých, ktorí nemôžu cestovať ďaleko.
Aby sme pochopili, ako sa tvoria polárne svetlá, je nevyhnutné porozumieť dvom kľúčovým prvkom, ktoré sa podieľajú na ich tvorbe: slnečný vietor a magnetosféra. Slnečný vietor je prúd elektricky nabitých častíc, predovšetkým elektrónov a protónov, emitovaných zo slnečnej koróny. Tieto častice cestujú do pôsobivé rýchlosti, ktoré môžu dosiahnuť rýchlosť až 1000 km/s a sú prenášané slnečným vetrom do medziplanetárneho priestoru.
Magnetosféra zase funguje ako štít, ktorý chráni Zem pred väčšinou častíc slnečného vetra. V polárnych oblastiach je však magnetické pole Zeme slabšie, čo umožňuje niektorým časticiam preniknúť do atmosféry. Táto interakcia je najintenzívnejšia počas geomagnetických búrok, kedy je slnečný vietor najsilnejší a môže spôsobiť poruchy v magnetosfére.
Interakcia častíc so zemskou atmosférou
Keď nabité častice zo slnečného vetra preniknú do zemskej atmosféry, interagujú s atómami a molekulami v nej prítomnými, predovšetkým kyslíkom a dusíkom. Tento interakčný proces vedie k vzniku polárnych svetiel, ktoré generujú farby a tvary, ktoré vidíme na oblohe. Slnečné častice prenášajú energiu k atómom a molekulám v atmosfére, vzrušujúc ich a privádzajú ich do stavu vyššej energie.
Keď atómy a molekuly dosiahnu tento excitovaný stav, majú tendenciu vrátiť sa do svojho základného stavu a uvoľňujú dodatočnú energiu vo forme svetla. Tento proces vyžarovania svetla vytvára charakteristické farby severných svetiel. Vlnová dĺžka emitovaného svetla závisí od typu použitého atómu alebo molekuly a úrovne energie dosiahnutej počas interakcie, čo možno ďalej preskúmať vrstvy zemskej atmosféry.
Kyslík je zodpovedný za dve základné farby polárnej žiary. Zelená/žltá sa vyskytuje pri vlnovej dĺžke energie 557,7 nm, pričom červenšia a fialovejšia farba je pri týchto javoch produkovaná menej častou dĺžkou, 630,0 nm. Predovšetkým trvá takmer dve minúty, kým excitovaný atóm kyslíka vyžaruje červený fotón, a ak sa počas tejto doby jeden atóm zrazí s druhým, proces môže byť prerušený alebo ukončený. Preto, keď vidíme červené polárne žiary, s najväčšou pravdepodobnosťou sa nachádzajú vo vyšších úrovniach ionosféry, približne 240 kilometrov vysoko, kde je menej atómov kyslíka, ktoré by sa navzájom rušili.
Farby a plyny: kyslík a dusík
Farby polárnych svetiel sú výsledkom interakcie slnečných častíc s rôznymi plynmi v zemskej atmosfére. Kyslík a dusík sú primárne zodpovedné za rozmanitosť odtieňov, ktoré vidíme na oblohe počas polárnej žiary. Kyslík, keď je excitovaný slnečnými časticami, môže vyžarovať zelené alebo červené svetlo v závislosti od nadmorskej výšky, v ktorej dochádza k interakcii. V nižších nadmorských výškach, okolo 100 kilometrov, kyslík vyžaruje zelené svetlo, zatiaľ čo vo vyšších nadmorských výškach, okolo 200 kilometrov, vyžaruje červené svetlo. Pre úplnejšie pochopenie tohto javu sa odporúča prečítať si o chlad za jasných nocí, kedy sú tieto polárne žiary najviac viditeľné.
Dusík zase prispieva k modrým a fialovým odtieňom polárnych svetiel. Keď slnečné častice vzrušujú molekuly dusíka, môžu emitovať modré alebo fialové svetlovytvára kontrast s farbami produkovanými kyslíkom. Kombinácia týchto farieb dáva vznikať pôsobivým pestrofarebným polárnym žiaram, ktoré osvetľujú nočnú oblohu v polárnych oblastiach.
Farby polárnych svetiel
Aj keď sú polárne svetlá bežne spojené s jasnou zelenou farbou, v skutočnosti sa môžu vyskytovať v rôznych farbách. Zelená je najbežnejšia kvôli excitácii atómov kyslíka vo výške asi 100 kilometrov. však V rôznych nadmorských výškach a pri rôznych typoch plynov sa môžu objaviť iné farby:
- Zelená farba: vzniká excitáciou kyslíka vo výške 100 km.
- Červená farba: generovaná kyslíkom vo vyšších nadmorských výškach, okolo 200 km.
- Modrá farba: spôsobená interakciou slnečných častíc s dusíkom.
- Fialová farba: tiež výsledkom excitácie dusíka, ktorá dodáva kontrast k zeleným a červeným svetlám.
Aurory na iných planétach
Polárne žiary nie sú exkluzívne pre Zem. Vďaka pozorovaniam Hubbleovho vesmírneho teleskopu a vesmírnych sond sa nám podarilo odhaliť polárne žiary na iných planétach slnečnej sústavy, ako sú Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. Hoci základný mechanizmus tvorby aurór je na všetkých týchto planétach podobný, existujú výrazné rozdiely v ich pôvode a charakteristikách. Aby sme lepšie porozumeli týmto rozdielom, môžeme skúmať veľkolepé poveternostné javy.
Na Saturne sú polárne žiary z hľadiska ich pôvodu podobné tým na Zemi, pretože tiež vznikajú interakciou medzi slnečným vetrom a magnetickým poľom planéty. Na Jupiteri sa však proces líši vplyvom plazmy produkovanej mesiacom Io, ktorá prispieva k tvorbe intenzívnych a zložitých polárnych žiaroviek. Tieto rozdiely robia zo štúdia polárnej žiary na iných planétach fascinujúce pole výskumu, čo nám umožňuje lepšie pochopiť fyzikálne procesy vyskytujúce sa v slnečnej sústave.
Polárne žiary na Uráne a Neptúne majú tiež charakteristické črty v dôsledku sklonu ich magnetických osí a zloženia ich atmosfér. Tieto rozdiely v štruktúre a dynamike magnetických polí týchto planét ovplyvňujú tvar a správanie polárnych žiar, čo ponúka príležitosť preskúmať, ako sa tieto javy menia v rôznych planetárnych prostrediach.
Okrem toho boli na niektorých satelitoch Jupitera, ako je Európa a Ganymede, detekované polárne žiary, čo naznačuje, že prítomnosť zložitých magnetických procesov na týchto nebeských telesách. V skutočnosti boli polárne žiary na Marse pozorované kozmickou sondou Mars Express počas pozorovaní uskutočnených v roku 2004. Marsu chýba magnetické pole podobné pozemskému, ale má lokálne polia spojené s jeho kôrou, ktoré sú zodpovedné za polárne žiary na tejto planéte.
Tento jav bol nedávno pozorovaný aj na Slnku. Tieto polárne žiary sú produkované elektrónmi, ktoré sa zrýchľujú cez slnečnú škvrnu na povrchu. Toto zdôrazňuje význam polárnych žiar mimo našej planéty, pretože poskytujú dôležité informácie o magnetických poliach a atmosférach iných nebeských telies.
Pozorovanie polárnych svetiel
Byť svedkom polárnej žiary je nezabudnuteľným zážitkom, hoci si vyžaduje plánovanie a trpezlivosť. Ak chcete zvýšiť šance na ich spozorovanie, je dôležité vybrať si výhodný čas a miesto. Od polovice augusta do apríla sú noci v polárnych oblastiach dlhšie a tmavšie, čo zvyšuje šance na spozorovanie tohto javu. Pre tých, ktorí sa zaujímajú o túto tému, je užitočné preskúmať Informácie o Kirune, meste polárnych svetiel.
Medzi najlepšie oblasti na pozorovanie polárnej žiary patrí Nórsko, Island, Fínsko, Švédsko, Kanada a Aljaška, kde jasná obloha a poveternostné podmienky uprednostňujú predstavenie. Je vhodné hľadať miesta mimo miest aby ste sa vyhli svetelnému znečisteniu a užívali si lepšie videnie. Ak sa chcete dozvedieť viac, poraďte sa Veľkolepá búrka polárnej žiary v Kanade.
Okrem toho je kľúčové pripraviť sa na chlad a nosiť vhodné oblečenie do nízkych teplôt. Dôležitú úlohu zohráva trpezlivosť, pretože polárna žiara sa môže rýchlo objaviť a rozplynúť. Byť informovaný o predpovediach geomagnetickej aktivity a mať vhodný fotoaparát pomáhajú zachytiť tento jav v celej jeho kráse.
Klimatické zmeny však začali ovplyvňovať aj viditeľnosť polárnej žiary. Rastúce teploty a topiaci sa polárny ľad môžu ovplyvniť hustotu a zloženie atmosféry a potenciálne zmeniť spôsob, akým sú polárne žiary viditeľné z povrchu Zeme. Okrem toho zvyšujúce sa svetelné znečistenie v mestských oblastiach sťažuje pozorovanie tohto prírodného javu, takže je potrebné cestovať do odľahlých oblastí, aby ste si tento zážitok naplno užili.
Polárna žiara je pripomienkou majestátnosti a zložitosti nášho vesmíru. Ako napredujeme v našom chápaní týchto javov, otvára sa množstvo príležitostí na preskúmanie ich fascinujúcej krásy a fyzikálnych procesov, ktoré sa za nimi skrývajú.
