Godzinę po zachodzie słońca na jeszcze dość jasnym niebie północnym pojawia się słabe światło, a wraz z nim brązowo-czerwona chmura. Wraz z upływem kolejnych minut tajemnicze chmury przybierają kolory jasnożółty, purpurowy i czerwony. Drżą i poruszają się, jakby tańczyły, wzbudzając żółte, zielone, fioletowe, o ostrym końcu smugi na niebie, przypominające góry lub piramidy.
Czym jest zorza polarna?
Piękna, ale interpretowana jako zły omen. Ostrzegała ludzi średniowiecza przed głodem, pogodą, zarazą lub wojną. W Europie kontynentalnej i południowej kojarzona najczęściej z kolorem czerwonym, mylona ze świtem lub zachodem słońca. Tajemnicza aurora borealis pojawia się w polarnych regionach północnych. Co to jest zorza polarna?
Zorze polarne to nic innego jak zjawiska świetlne, które są możliwe dzięki plazmie zawartej w jonosferze. Atmosferę ziemską możemy podzielić na kilka warstw, ale tą, która nas dziś będzie interesowała, jest jonosfera. Rozciąga się ona na wysokości 50-500 km i jest poddawana działaniu promieniowania zarówno słonecznego, jak i kosmicznego. To z kolei wpływa na znaczne występowanie w niej tzw. plazmy, czyli mieszaniny dodatnich, ujemnych i obojętnych elektrycznie cząstek.
Jak i dlaczego powstaje zorza polarna?
Jonosfera dzieli się na trzy główne warstwy. Warstwa F (150-500 km) odznacza się największą gęstością plazmy, jest też najbardziej narażona na promieniowanie. Warstwa E (90-150 km) ma mniejszą zawartość plazmy, a D (50-90 km), czyli najniższa część jonosfery, ma najmniejszą gęstość i prawie zanika w nocy.
Nocą, gdy jonosfera nie jest narażona na promieniowanie słoneczne, gęstość plazmy maleje. Cały czas jednak może zawiać tzw. wiatr słoneczny. Jest to strumień naładowanych cząstek (gł. protonów i elektronów) wyrzucanych z korony słonecznej (górnych warstw atmosfery Słońca) w przestrzeń kosmiczną.
I tak jak wiatr porusza nieruchomymi liśćmi w pogodny dzień, tak wiatr słoneczny, a raczej duże ilości naładowanych cząsteczek, wzbudzają atomy i cząsteczki w górnych warstwach atmosfery. Gdy wracają one potem do spoczynku, emitują światło o różnych barwach – zielone, czerwone czy fioletowe światła na biegunach. I tak właśnie powstaje zorza polarna. Cały więc proces jest regulowany przez aktywność słoneczną, szczególnie wiatr słoneczny, który zazwyczaj jest blokowany przez pole magnetyczne Ziemi.
Gdzie występują zorze polarne?
Aurora borealis może zostać zaobserwowana w wąskim paśmie północnego i południowego bieguna geomagnetycznego. Gdy pojawia się ona na południu, wtedy nazywana jest aurora australis. Technicznie rzecz ujmując, zorze polarne można zobaczyć z wielu miejsc na Ziemi, jednak mają one tendencję do największej aktywności w pierścieniach zlokalizowanych ok. 10-20° od obu biegunów magnetycznych Ziemi w kierunku równika.
Położenie stref zórz i ich szerokość uwarunkowana jest intensywnością zaburzeń pola geomagnetycznego i położenia.
Zorze na półkuli północnej
Pierścień zórz polarnych na północy obejmuje zwykle Alaskę, Kanadę, północne obszary USA, północną Europę i Syberię.
Aurora australis
Na południu zorze polarne można zobaczyć z obszaru Antarktydy, południowych peryferii Australii i Nowej Zelandii.
Ile trwa zorza polarna i jak wyglądają zmiany w intensywności?
Dnia 10 września 1580 r. Marcello Squarcialupi, lekarz, opisał niezwykłe zjawisko świetlne, którego był świadkiem, w swoim dziele De coeli ardore (ardor coeli oznacza po łacinie ‘niebiański ogień’). Dostarczył on bardzo szczegółowy, naukowo napisany opis zorzy polarnej. Oto jak widział zorzę polarną Squarcialupi:
Niezwykłe zjawisko rozpoczyna się na czystym niebie od fosforyzującej, rozproszonej poświaty nad horyzontem w pierwszej godzinie po zachodzie słońca. Pojawia się białawe, słabe światło. Blask gaśnie, żeby znów powrócić. Następnie do białego poblasku dołącza chmura w kolorze brązowo-czerwonym. Te dwa kolory pojawiały się coraz wyraźniej, w miarę jak upływał czas od zachodu słońca.
Lekarz opisuje, że początkowo zorza polarna miała formę zarówno koloru, światła, jak i mgły, barwy były tak jasne, jak i przymglone, wygięte w łuki. Dalej pisze tak:
Na niebie pojawia się kolejny łuk zorzy polarnej, zaraz za nim zapalają się kolejne. Te płomienie na niebie drżą, falują, pulsują, stając się jednocześnie coraz jaśniejsze, aż w końcu obiekty pod nimi rzucają na ziemię cienie. Potem pojawiają się na nieboskłonie łuki jasnożółte, purpurowe i czerwone. Ognie zorzy polarnej podobne były do promieni słonecznych, prześwitujących przez chmury, a im wyżej, tym kolory ich były jaśniejsze. Im bliżej było do wschodu słońca, tym stawały się intensywniejsze, w końcu jednak, około 4 nad ranem, zniknęły całkowicie.
Intensywność zórz polarnych, a także ich częstotliwość, zależą od aktywności magnetycznej Słońca. Wzrost aktywności słonecznej prowadzi do częstszych, bardziej spektakularnych erupcji, a przez to także do bardziej niesamowitych zorzy polarnych. Duże wyrzuty mas koronalnych mogą spowodować, że aurora borealis będzie widoczna na obu półkulach, nawet w miejscach, gdzie rzadko widuje się takie zjawiska.
Fioletowa zorza polarna – zjawiskowe i rzadkie odmiany
Zazwyczaj zorze polarne mienią się na niebiesko, zielono, żółto, czerwono, a nawet biało. Kolor zorzy zależy od rodzaju gazu, który znajduje się na danej wysokości: tlen wydziela zielone i czerwone światło, azot – purpurę i bordo. Mieszanka tlenu i azotu daje żółty kolor zorzy, a wodór i hel świecą na niebiesko i fioletowo.
Azot w największym stężeniu znajduje się na wysokości ok. 100 km, więc różowe zorze polarne oznaczają, że aktywność słoneczna jest bardziej intensywna, skoro dotarła aż na taką wysokość.
Dlaczego zorza polarna jest taka piękna?
Wiele osób chce obserwować zorzę polarną na żywo, ponieważ jest to zjawisko tak niespotykane, jak piękne. Niezwykła feeria barw dynamicznych, migoczących na niebie sprawia, że ludzie wpadają w zachwyt i wypełnia ich szczęście. Widok zorzy kojarzy się z ciszą, spokojem, co przy dodatku estetycznym daje niemal wrażenie mistyczności.
Zorza polarna nad morzem – czy możemy ją tam zaobserwować?
Jeśli Słońce jest wyjątkowo aktywne i są na nim rejestrowane intensywne rozbłyski, wtedy również na średnich szerokościach geograficznych można zaobserwować zorzę. W Polsce najłatwiej zobaczyć ją z rejonów Pomorza.
Jaka jest symbolika zorzy polarnej – znaczenie kulturowe
W kulturze Aborygenów zorze polarne kojarzone były z ogniem (aurora australis zazwyczaj ma czerwoną barwę), popiołem, dymem. Uważano także (podobnie jak w średniowiecznej Europie), że są one ostrzeżeniem przed niebezpieczeństwem. Kobiety aborygeńskie i niewtajemniczeni mężczyźni nie mogli oglądać „świętych świateł”.
Zjawiska zórz polarnych zawarte są w wielu tradycjach ustnych i mitologiach całego świata. Inuici uważali, że są to pochodnie duchów, które prowadzą dusze niedawno zmarłych do raju.
W Szkocji zorza polarna kojarzyła się z walkami między mieszkańcami, śmiercią, duchami itp.
Maorysi z Nowej Zelandii nazywają ją Tahunui-a-rangi („wielkie świecące niebo”) i jest dla nich znakiem obecności przodków wysyłanych na ziemię. Inna historia opisuje zorzę polarną jako Maru, a jest to imię maoryskiego boga wojny.
Na Alasce obawiano się tego zjawiska, gdy pojawiało się na niebie, ludzie zbroili się, aby się przed nim ochronić.
Mowa zorzy polarnej
W wielu źródłach znajduje się stwierdzenie, że wraz z pojawieniem się na niebie zorzy słyszano trzaski, syczenie lub świst dochodzący z niej. Takie odgłosy słyszane są zazwyczaj podczas silnego zjawiska. Do pewnego czasu uważano je za element folkloru, jednak odkryto, że ten trzaskający odgłos jest spowodowany obecnością naładowanych cząsteczek w warstwie inwersyjnej atmosfery utworzonej podczas mroźnej nocy. Gdy cząstki ze Słońca uderzają w tę warstwę, naładowane elementy atmosfery rozładowują się i tworzą hałas podobny do trzeszczenia radia.
Źródła
- E. Mykowska, Charakterystyka oraz mechanizmy powstawania chwilowych zjawisk świetlnych – artykuł przeglądowy, „Progress. Journal of young researchers”, 2023, nr 12, s. 45-55.
- M. Kázmér, G. Timár, The frst scientifc description of aurora borealis: the 10 September 1580 event in Transylvania, recorded by Marcello Squarcialupi, „Geoscience Letters”, 2016, nr 3:15, s. 1-5.
- A. Maraschi, Red lights in the sky, hunger in sight: aurora borealis and famine between experience and rhetoric in the early Middle Ages, „Revista de História da Sociedade e da Cultura”, 2018, nr 18, s. 301-319.
- D. W. Hamacher, Aurorae in Australian Aboriginal Traditions, „Journal of Astronomical History and Heritage”, 2013, nr 16, s. 207-219.
© Źródło zdjęcia głównego: Canva.
