k o s mo s
nego północnego do bieguna geog-
 W najbliższych dniach nastąpi silny wybuch związany z wiel-
raficznego południowego.
Bieguny magnetyczne i geog-
kim aktywnym ośrodkiem plam 10375. Siła tego wybuchu bę-
raficzne Ziemi nie pokrywają się, od-
dzie tak duża, że zakłóci nawet łączność radiową na falach
chylone są od siebie wzajemnie o ok.
krótkich. Po wybuchu, w ciągu najbliższych godzin spodzie- 11�. Granica magnetosfery od strony
Słońca przebiega zaledwie 64 tys. km
wamy się dotarcia do Ziemi fali uderzeniowej. Jeśli dotrze ona
od Ziemi. Od strony zewnętrznej roz-
w naszych godzinach nocnych, znów będziemy mogli obser- ciąga się w długi, przypominający
ogon komety pas, znaczący kierunek
wować... zorzę polarną .
2
ruchu Ziemi w kosmosie ( ). Mag-
netosfera przyczynia się do powsta-
Wi s ł a wa K a r o l e ws k a
wania radiacyjnych pasów wokół
Ziemi, tzw. pasów Van Allena. Są to
dwa koncentryczne pierS
cienie, zbu-
dowane z protonów, elektronów i jo-
nów, opasujące Ziemię w odległoS
ci:
AURORA BOREALIS 3,5 do 4 tys. km pierwszy oraz 12 do
25 tys. km drugi.
ak mniej więcej brzmią komuni-
katy wymieniane między miłoS
- 1
Tnikami obserwacji zjawisk na
niebie. Zwykli S
miertelnicy siedzą
spokojnie w ciepłych domkach
i nie wiedzą, że nad ich głowami
na wysokoS
ci zaledwie 100 kilo-
metrów szaleją wojny. Protony
i neutrony atakują cząsteczki ga-
zów, elektrony zmieniają orbity, jo-
ny rozpadają się i łączą. Co 11 lat
narasta konflikt. Widomym efek-
tem tych starć jest zorza polarna.
Mechanizm jej powstawania
i główni aktorzy biorący udział
w przedstawieniu, według stanu
nauki na luty 2005 roku, przedsta-
wiają się mniej więcej tak:
Z I E M I A
Wokół wewnętrznego jądra
ziemskiego krąży płynne, zjonizo-
wane jądro zewnętrzne. W trakcie
ruchu obrotowego Ziemi, tam właS
- dowane elektrycznie pozostają pod S Ł O Ń C E
nie następuje wzbudzenie pola wpływem pola magnetycznego Zie-
1
elektromagnetycznego ( ). Ziem- mi. Magnetosfera obejmuje całą at- Słońce jest rozżarzoną kulą
skie pole magnetyczne wytwarza mosferę Ziemi i rozciąga się w kos- gazów, głównie wodoru. Nie posia-
wokół naszego globu magnetosfe- mosie. Jej linie sił biegną niemal da stałej powierzchni, a widoczna
rę, czyli obszar, gdzie cząstki nała- dokładnie od bieguna geograficz- przez nas zewnętrzna warstwa
2
42
4
2
TEKST ŚREDNIO TRUDNY
MA
ODY TECHNIK
4/2005
Słońca to tzw. fotosfera, rozgrzana
do ok. 6000�C. Jej powierzchnia sta-
le się burzy podczas powstawania
i zanikania tzw. granul (ziaren)
o S
rednicach ok. 1000 kilometrów.
Największymi obiektami dostrzega-
nymi na Słońcu są ciemne plamy
o nieregularnych kształtach. Każda
większa plama składa się z ciemne-
go centralnego jądra zwanego ina-
czej cieniem plamy i półcienia ota- W I A T R S Ł O N E C Z N Y polarna. Inne efekty, mniej przyjem-
czającego to jądro. Rozmiary plam ne, to na przykład zakłócenia łącz-
są różne: od bardzo drobnych, oczy- Słońce oprócz promieniowa- noS
ci radiowej, uszkodzenia sate-
wiS
cie w skali słonecznej, nieznacz- nia elektromagnetycznego w posta- litów lub sieci energetycznych.
nie większych od granul, do olbrzy- ci S
wiatła wysyła w przestrzeń kos- Na dużych wysokoS
ciach
mich ciemnych obszarów pokrywa- miczną także strumień cząstek na- nad Ziemią wiatr słoneczny mocno
jących wiele miliardów kilometrów ładowanych elektrycznie - proto- zniekształca jej pole magnetyczne,
kwadratowych. Zazwyczaj wystę- nów i elektronów. Przemieszczają a ono z kolei odchyla dużą częS
ć
pują w grupach. Plamy lub ich gru- się z prędkoS
cią 300 do 700 km/s. cząstek wiatru słonecznego, a więc
py o S
rednicy większej niż 40 000 To właS
nie one nazywane są wiat- chroni nas przed wiatrem słonecz-
km są łatwo dostrzegane gołym rem słonecznym. Związane z nimi nym. Nagłe nasilenie wiatru sło-
okiem. Ich ciemny wygląd spowo- jest pole magnetyczne, które, pod- necznego może zakłócić ziemskie
dowany jest niższą (4500�C) niż fo- różując, napotyka ziemskie pole pole magnetyczne i wywołać burze
tosfery temperaturą. Wysyłają magnetyczne. magnetyczne. Ziemskie pole mag-
mniej promieniowania i dlatego wy- Potężne wybuchy promienio- netyczne jest wówczas jeszcze bar-
dają się ciemniejsze. Plamy i ich wania powodują dotarcie do Ziemi dziej S
ciskane od strony Słońca,
iloS
ć, w zależnoS
ci od poziomu ak- strumienia plazmy w postaci elek- a mijające Ziemię cząstki wiatru
tywnoS
ci Słońca stale się zmieniają. tronów i protonów, doprowadzając słonecznego zaburzają pole i wy-
Bywają okresy, gdy nie widać ani do zaburzeń ziemskiej magnetosfe- wołują jego gwałtowne zmiany. Bu-
jednej, kiedy indziej pojawia się kil- ry. Najbardziej widowiskowym rze magnetyczne mogą zakłócić po-
ka lub kilkanaS
cie grup, liczących efektem tego wydarzenia jest zorza łączenia telefoniczne i pracę stacji
po kilkanaS
cie, a nawet kilkadzie-
3
siąt plam. AktywnoS
ć Słońca zmie-
nia się cyklicznie  S
rednio co 11
lat, przy czym poszczególne cykle
trwają 9  12,5 roku. Plamy są tylko
jednym z przejawów aktywnoS
ci
Słońca. W obszarach aktywnych,
zawierających rozwijające się gru-
py plam, pojawiają się niekiedy
krótkotrwałe, gwałtowne pojaS
nia-
nia  rozbłyski. W ciągu niewielu
minut na małym obszarze zostaje
uwolniona energia rzędu 10 milio-
nów miliardów miliardów dżuli
4
(1025J).
43
4
3
MA
ODY TECHNIK
4/2005
k o s mo s
radarowych, mogą być przyczyną
awarii dużych transformatorów
energetycznych i błędnych wska-
zań przyrządów kontrolnych. Więk- J A K P O W S T A J E Z O R Z A 
szoS
ć wiatru słonecznego omija O S T A T N I A W E R S J A
Ziemię, jednak pewna iloS
ć wnika
w głąb magnetosfery i gromadzi się Zorza pojawia się nad noc-
w dwóch pasach Van Allena lub nym i dziennym biegunem ziem-
w tak zwanym ogonie pola magne- skim. Możemy ją obserwować jedy-
tycznego nad odwróconą od Słońca nie w nocy, gdyż jej jasnoS
ć jest
półkulą ziemi. Cząstki wiatru sło- mniejsza niż jasnoS
ć promieniowa-
necznego uwięzione w pasach Van nia słonecznego. Poniżej przedsta-
Allena oscylują po spirali wokół wiamy ostatnią ogłoszoną przez na-
ziemskich linii pola magnetycznego ukowców wersję powstawania zo-
od jednego bieguna do drugiego. rzy. Z pewnoS
cią pojawią się niedłu-
go nowe, gdyż badania trwają cały
czas. WspółczeS
nie obserwacje zórz
LEKSYKON
prowadzone są nie tylko z ziemi, ale
Jonosfera - warstwa atmosfery występująca powyżej 50-60 km nad powierzchnią Ziemi i przez satelity. Obserwuje się też
(do wys. 1000 km). zorze na innych planetach Układu
Zawiera duże ilości jonów i swobodnych elektronów, powstających na skutek jonizacji Słonecznego. Wiatr słoneczny za-
cząsteczek gazu atmosferycznego pod wpływem promieniowania kosmicznego oraz nad- trzymywany jest w rozciągliwym
fioletowego promieniowania słonecznego. Wraz z wysokością zmieniają się czynniki joni- magnetycznym ogonie ciągnącym
zacyjne oraz skład chemiczny i gęstość gazu atmosferycznego, dlatego też w jonosferze się na setki tysięcy kilometrów
wyróżnić można kilka warstw różniących się zawartością elektronów w jednostce objętoś- w nocnym cieniu Ziemi. Jak twier-
ci. W jonosferze następuje załamywanie, odbijanie, pochłanianie i polaryzacja fal radio- dzą amerykańscy naukowcy, kiedy
wych; zaburzenia w jonosferze wywołują zakłócenia w łączności radiowej. pole magnetyczne wiatru słonecz-
Jonizacja - powstanie jonu z obojętnego atomu lub cząsteczki. nego zaczyna S
lizgać się po liniach
Może się ona odbywać na kilka sposobów: pola ziemskiego, rozciąga je dalej
 poprzez elektryczne oddziaływanie na obojętne cząsteczki, np. bombardowanie w przestrzeń kosmiczną po nocnej
3
ich strumieniem elektronów - w ten sposób generuje się wolne aniony. stronie Ziemi ( ). Co jakiS
czas
 poprzez wybicie elektronu z powłok atomowych w wyniku absorpcji kwantu ogon ten staje się tak rozciągnięty,
energii lub zderzenia z innym atomem, cząstką lub cząsteczką - w ten sposób że następuje zmiana konfiguracji li-
generuje się wolne kationy. nii sił pola magnetycznego, w wy-
 poprzez rozpad wiązań chemicznych, w wyniku czego jedna część cząsteczki niku której dochodzi do wyrzutów
dostaje oba elektrony wcześniej uczestniczące w wiązaniu, taki rozpad nazywa plazmy, wypychających w kierunku
się dysocjacją elektrolityczną - w ten sposób powstają luz
ne pary jonowe. Ziemi cały przechowywany ładunek
4
 poprzez reakcję chemiczną, w której jedna cząsteczka (donor) dostarcza elektrony protonów i elektronów ( ). Zjawis-
drugiej (akceptor), jednak nie ulegają przy tym rozbiciu żadne wiązania - nazywa ko to, zwane rekonekcją (reconnec-
się to jonizacją chemiczną - w ten sposób również powstają luz
ne pary jonowe. tion), trwa od 10 minut do kilku go-
Dysocjacja elektrolityczna to proces rozpadu cząsteczek związków chemicznych na jony dzin. Proces ponownego łączenia
np. NaCl    Na+ +Cl . Może przebiegać w fazie gazowej pod wpływem wyładowań elek- się linii pola ziemskiego wytwarza
>
trycznych, lub bezpośredniego bombardowania gazu elektronami. fale wzdłuż pola magnetycznego.
Od ogona magnetycznego Ziemi do
biegunów płyną fale elektromagne-
5 tyczne (fale Alfvena) przemieszcza-
jące się wzdłuż linii sił ziemskiego
pola magnetycznego, poruszające
się z prędkoS
cią ok. 11 000 km/h.
Fale Alfvena mogą przekazywać
swoją energię elektronom, nadając
im przyspieszenie skierowane
wzdłuż linii pola magnetycznego
44
4
4
MA
ODY TECHNIK
4/2005
Zorze poj awi aj ą si ę t akż e na i nnych
pl anet ach, np. na Sat urni e
ną w atmosferę i jakie atomy wzbu- Zorza - jest to S
wiecenie gór-
dzą. Zorza składa się ze smug o jas- nych warstw atmosfery, najczęS
-
nobłękitnych, zielonych, fioleto- ciej w pobliżu koła podbiegunowe-
wych lub czerwonawych barwach. go. Bywa czasem widoczna nawet
w okolicach 50. równoleżnika. Jej
C Z Ł O W I E K T E Ż P O T R A F I powstawanie związane jest ze zja-
wiskami elektrycznymi zachodzący-
Naukowcy z projektu High mi w jonosferze (górne warstwy at-
Frequency Active Auroral Research mosfery). Występuje też na innych
Program (HAARP) na Alasce, strze- planetach Układu Słonecznego.
lając silnymi wiązkami promienio- Ziemska zorza jest charakte-
w kierunku biegunów północnego wania radiowego w nocne niebo, rystyczna dla obszarów arktycz-
i południowego. Cząstki wiatru sło- stworzyli małą, niepozorną S
wiet- nych (zorza północna) i antarktycz-
necznego, które dzięki rekonekcji lną poS
wiatę widoczną z powierz- nych (zorza południowa). Na ciem-
przedostają się do atmosfery, zde- chni Ziemi. nym niebie nad biegunami, najczęS
-
rzają się z atomami powietrza Wytworzyli rozżarzone zielo- ciej w odległoS
ci 20-25 stopni od
5
i wzbudzają je ( ). Wzbudzone ne cętki, minizorze. bieguna geomagnetycznego Ziemi
atomy oddają energię, emitując  Podczas eksperymentu HA- (północny lub południowy), zorza
S
wiatło. Zjonizowany gaz zaczyna ARP został wykorzystany generator rozS
wietla niebo, tworząc różnorod-
S
wiecić tak samo jak gaz w lampie o mocy 1 MW. Naukowcy wysyłali ne formy. Zarówno położenie zorzy
neonowej. Atomy i cząsteczki (gł. impulsy radiowe co 7,5 sekundy - polarnej na niebie, jak i zabarwie-
tlenu i azotu) w górnych war- wyjaS
nia Todd Pederson z Air Force nie oraz natężenie S
wiecenia ulega-
stwach atmosfery, wzbudzone Research Laboratory - Fale radiowe ją ciągłym, często bardzo szybkim
wskutek bombardowania ich przez dolatywały do jonosfery, gdzie po- zmianom. Zorze polarne pojawiają
protony, elektrony i jony, emitują budzały elektrony w plazmie. Nas- się na wysokoS
ci 65-140 km, zwykle
promieniowanie o charakterystycz- tępnie te elektrony uderzały w gaz jednak ich dolna granica leży na
nym dla nich widmie i stąd różne atmosferyczny, który produkował wysokoS
ci około 100 km, a rozciąg-
barwy zorzy. Kolor zorzy zależy od S
wiatło podobne do S
wiatła neo- łoS
ć pionowa wynosi 100-200 km
głębokoS
ci, na jaką elektrony wnik- nówki . (niekiedy dochodzi do 1000 km).
45
4
5
MA
ODY TECHNIK
4/2005