Gotovo svi su čuli ili vidjeli fotografije polarnog svjetla. Neki drugi su imali sreću vidjeti ih osobno. Ali mnogi toga nisu svjesni kako nastaju i zato što.
Počinje polarna svjetlost s fluorescentnim sjajem na horizontu. Tada se smanjuje i nastaje osvijetljeni luk koji se ponekad zatvara u obliku vrlo svijetlog kruga. Ali kako se formira i s čime je povezana njegova aktivnost?
Formiranje sjevernog svjetla
Nastanak sjevernog svjetla povezan je s sunčeva aktivnost, sastav i karakteristike Zemljine atmosfere. Za bolje razumijevanje ovog fenomena, zanimljivo je čitati o njemu svemirski uragani i kako oni utječu na generacija sjevernog svjetla.
Sjeverno svjetlo može se promatrati u kružnom području iznad polova Zemlje. Ali odakle dolaze? Dolaze sa Sunca. Postoji bombardiranje subatomskih čestica sa Sunca nastalih u sunčanim olujama. Te se čestice kreću od ljubičaste do crvene. Sunčev vjetar mijenja čestice i kad se susretnu sa Zemljinim magnetskim poljem, oni odstupaju i samo se dio vidi na polovima.
Elektroni koji čine sunčevo zračenje proizvode spektralnu emisiju kad dođu do molekula plina koji se nalaze u magnetosferi, dio Zemljine atmosfere koji štiti Zemlju od sunčevog vjetra i uzrokuju pobudu na atomskoj razini koja rezultira luminiscencijom. Ta se luminiscencija širi nebom, stvarajući prizor prirode.
Studije o sjevernom svjetlu
Postoje studije koje istražuju polarna svjetla kada nastaje solarni vjetar. To se događa jer, iako je poznato da solarne oluje imaju približno razdoblje od 11 godina, nije moguće predvidjeti kada će se pojaviti polarna svjetlost. Za sve ljude koji žele vidjeti polarnu svjetlost, ovo je šteta. Putovanje do polova nije jeftino, a nemogućnost vidjeti polarnu svjetlost vrlo je depresivna. Osim toga, moglo bi biti korisno znati polarna svjetlost u Španjolskoj za one koji ne mogu putovati daleko.
Da bismo razumjeli kako nastaje polarna svjetlost, bitno je razumjeti dva ključna elementa uključena u njihovo stvaranje: solarni vjetar i magnetosfera. Sunčev vjetar je tok električno nabijenih čestica, prvenstveno elektrona i protona, emitiranih iz Sunčeve korone. Ove čestice putuju do impresivne brzine, koji mogu doseći i do 1000 km/s, a prenose ih solarni vjetar u međuplanetarni prostor.
Magnetosfera, sa svoje strane, djeluje kao štit koji štiti Zemlju od većine čestica u Sunčevom vjetru. Međutim, u polarnim područjima Zemljino magnetsko polje je slabije, što dopušta nekim česticama da prodru u atmosferu. Ta je interakcija najintenzivnija tijekom geomagnetskih oluja, kada je solarni vjetar najjači i može uzrokovati poremećaje u magnetosferi.
Interakcija čestica sa Zemljinom atmosferom
Kada nabijene čestice solarnog vjetra prodru u Zemljinu atmosferu, one stupaju u interakciju s atomima i molekulama prisutnima u njoj, prvenstveno kisikom i dušikom. Ovaj proces interakcije je ono što dovodi do sjevernog svjetla, stvarajući boje i oblike koje vidimo na nebu. Sunčeve čestice prenose energiju na atome i molekule u atmosferi, pobuđujući ih i dovodeći u više energetsko stanje.
Jednom kada atomi i molekule dosegnu ovo pobuđeno stanje, teže se vratiti u svoje osnovno stanje, oslobađajući dodatnu energiju u obliku svjetlosti. Ovaj proces emisije svjetlosti je ono što proizvodi karakteristične boje sjevernog svjetla. Valna duljina emitirane svjetlosti ovisi o vrsti uključenog atoma ili molekule i razini energije postignutoj tijekom interakcije, što se može dalje istražiti u slojeve Zemljine atmosfere.
Kisik je odgovoran za dvije osnovne boje aurore. Zeleno/žuto pojavljuje se na energetskoj valnoj duljini od 557,7 nm, dok je crvenija i ljubičasta boja proizvedena rjeđom duljinom u ovim pojavama, 630,0 nm. Konkretno, potrebno je gotovo dvije minute da pobuđeni atom kisika emitira crveni foton, a ako se za to vrijeme jedan atom sudari s drugim, proces se može prekinuti ili prekinuti. Stoga, kada vidimo crvene aurore, one se najvjerojatnije nalaze u višim razinama ionosfere, otprilike 240 kilometara visoko, gdje ima manje atoma kisika koji bi međusobno interferirali.
Boje i plinovi: kisik i dušik
Boje sjevernog svjetla rezultat su interakcije sunčevih čestica s različitim plinovima u Zemljinoj atmosferi. Kisik i dušik prvenstveno su odgovorni za raznolikost nijansi koje vidimo na nebu tijekom polarne svjetlosti. Kisik, kada ga pobuđuju solarne čestice, može emitirati zelenu ili crvenu svjetlost, ovisno o visini na kojoj dolazi do interakcije. Na nižim visinama, oko 100 kilometara, kisik emitira zelenu svjetlost, dok na višim visinama, oko 200 kilometara, emitira crvenu svjetlost. Za potpunije razumijevanje ovog fenomena preporuča se pročitati o hladnoća u vedrim noćima, kada su te aurore najvidljivije.
Dušik, sa svoje strane, doprinosi plavim i ljubičastim nijansama sjevernog svjetla. Kada solarne čestice pobude molekule dušika, one mogu emitirati plavo ili ljubičasto svjetlo, stvarajući kontrast s bojama koje proizvodi kisik. Kombinacija ovih boja dovodi do impresivnih raznobojnih aurora koje osvjetljavaju noćno nebo u polarnim područjima.
Boje sjevernog svjetla
Iako se sjeverno svjetlo obično povezuje sa jarko zelenom bojom, zapravo se može pojaviti u različitim bojama. Zelena je najčešća zbog ekscitacije atoma kisika na oko 100 kilometara visine. Međutim, Na različitim visinama i s različitim vrstama plinova mogu se pojaviti druge boje:
- Zelena boja: nastaje ekscitacijom kisika na 100 km visine.
- Crvena boja: stvara se kisikom na većim visinama, oko 200 km.
- Plava boja: uzrokovana interakcijom sunčevih čestica s dušikom.
- Ljubičasta boja: također je rezultat pobuđivanja dušikom, što daje kontrast zelenom i crvenom svjetlu.
Aurore na drugim planetima
Aurore nisu ekskluzivne za Zemlju. Zahvaljujući promatranjima svemirskog teleskopa Hubble i svemirskih sondi, uspjeli smo otkriti polarnu svjetlost na drugim planetima Sunčevog sustava, poput Jupitera, Saturna, Urana i Neptuna. Iako je osnovni mehanizam za formiranje aurora je slična na svim ovim planetima, postoje značajne razlike u njihovom podrijetlu i karakteristikama. Da bismo bolje razumjeli te razlike, možemo istražiti spektakularne vremenske pojave.
Na Saturnu su aurore slične onima na Zemlji u smislu svog podrijetla, jer također proizlaze iz interakcije između Sunčevog vjetra i magnetskog polja planeta. Međutim, na Jupiteru se proces razlikuje zbog utjecaja plazme koju proizvodi mjesec Io, što pridonosi stvaranju intenzivnih i složenih aurora. Ove razlike čine proučavanje aurore na drugim planetima fascinantnim poljem istraživanja, što nam omogućuje bolje razumijevanje fizičkih procesa koji se odvijaju u Sunčevom sustavu.
Polarna svjetlost na Uranu i Neptunu također ima karakteristična obilježja, zbog nagiba njihovih magnetskih osi i sastava njihove atmosfere. Ove razlike u strukturi i dinamici magnetskih polja ovih planeta utječu na oblik i ponašanje polarne svjetlosti, nudeći priliku da se istraži kako se ti fenomeni mijenjaju u različitim planetarnim okruženjima.
Osim toga, aurore su otkrivene na nekim od Jupiterovih satelita, poput Europe i Ganimeda, što ukazuje na prisutnost složenih magnetskih procesa na ovim nebeskim tijelima. U stvari, svemirska letjelica Mars Express promatrala je aurore na Marsu tijekom promatranja obavljenih 2004. Mars nema magnetsko polje analogno Zemljinom, ali ima lokalna polja, povezana s njegovom korom, koja su odgovorna za aurore na ovom planetu.
Ovaj fenomen je također nedavno primijećen na Suncu. Ove aurore proizvode elektroni koji se ubrzavaju kroz sunčevu pjegu na površini. Postoje i dokazi o aurorama na drugim zvijezdama. Ovo naglašava važnost aurore izvan našeg planeta, budući da pružaju vitalne informacije o magnetskim poljima i atmosferama drugih nebeskih tijela.
Promatranje sjevernog svjetla
Svjedočenje sjevernom svjetlu je nezaboravno iskustvo, iako zahtijeva planiranje i strpljenje. Kako biste povećali šanse da ih uočite, bitno je odabrati povoljno vrijeme i mjesto. Između sredine kolovoza i travnja, noći su dulje i tamnije u polarnim područjima, što povećava šanse da se vidi ovaj fenomen. Za one koji su zainteresirani za temu, korisno je pregledati Informacije o Kiruni, gradu polarnog svjetla.
Najbolje regije za promatranje sjevernog svjetla su Norveška, Island, Finska, Švedska, Kanada i Aljaska, gdje vedro nebo i vremenski uvjeti pogoduju spektaklu. Preporučljivo je tražiti mjesta udaljena od gradova kako biste izbjegli svjetlosno onečišćenje i uživali u boljem vidu. Ako želite saznati više, konzultirajte se Spektakularna oluja sjevernog svjetla u Kanadi.
Osim toga, ključno je pripremiti se za hladnoću i nositi prikladnu odjeću za niske temperature. Strpljenje igra važnu ulogu jer se aurora može pojaviti i brzo nestati. Informiranje o prognozama geomagnetske aktivnosti i odgovarajuća kamera pomažu u bilježenju ovog fenomena u punom sjaju.
Međutim, klimatske promjene također su počele utjecati na vidljivost aurore. Rastuće temperature i topljenje polarnog leda mogu utjecati na gustoću i sastav atmosfere, potencijalno mijenjajući način na koji se aurore vide sa Zemljine površine. Nadalje, sve veće svjetlosno zagađenje u urbanim područjima otežava promatranje ovog prirodnog fenomena, zbog čega je potrebno putovati u udaljena područja kako biste u potpunosti uživali u iskustvu.
Polarna svjetlost podsjetnik je na veličanstvenost i složenost našeg svemira. Kako napredujemo u našem razumijevanju ovih fenomena, otvara se niz mogućnosti za istraživanje njihove fascinantne ljepote i fizičkih procesa iza njih.
