ZORZA POLARNA - CUD NATURY NAD BIEGUNAMI

    Zorza polarna jest jednym z najpiękniejszych zjawisk atmosferycznych. Jest ona charakterystyczna dla obszarów arktycznych (zorza północna) i antarktycznych (zorza południowa). Na ciemnym niebie nad biegunami, najczęściej w odległości 20-25 stopni do bieguna geomagnetycznego Ziemi (północny lub południowy), zorza rozświetla niebo tworząc różnorodne formy. Najczęściej są to świecące łuki, smugi albo pasma (wstęgi), jednorodne lub o strukturze promienistej, o wyglądzie draperii, zasłon lub koron. Zarówno położenie zorzy polarnej na niebie, jak i zabarwienie oraz natężenie świecenia ulegają ciągłym, często bardzo szybkim zmianom. Zorze polarne pojawiają sie na wysokości 65-140 km, zwykle jednak ich dolna granica leży na wysokości około 100 km, a rozciągłość pionowa wynosi 100-200 km (niekiedy dochodzi do 1000 km).Typowy spektakl zorzy odbywa się zawsze tak samo i można go podzielić na cztery etapy:

• Pierwszy jest zapowiedzią rozpoczęcia się zorzy, czyli pojawienie się w północnej części nieba, niedługo po zachodzie Słońca, łuku zielonego światła (tzw. "cichy łuk"). Tworzą go pionowe warstwy lub kurtyny świetlne, które mogą rozciągać się na setki, a nawet tysiące kilometrów. Ta faza trwa zwykle około godziny.

• Następnie, jeżeli zaburzenie magnetycznie zanika, ginie również łuk, ale jeśli intensywność zaburzenia wzrasta wtedy następuje stadium wzmożonej aktywności. Dolna krawędź łuku staje się wyraźniejsza i jaśnieje do błękitnej barwy, przesuwając się szybko na południe. Łuk rozpada się na równoległe promienie lub wiązki promieni i rozciąga się w górę ku zenitowi.

• Trzeci etap wiąże się ze wzrostem aktywności zorzy, jest to tzw. "korona zorzy polarnej", najbardziej widowiskowa, chociaż krótka część całego spektaklu. Świetlna kurtyna znajduje się wtedy niemal ponad obserwatorem i patrząc w jej kierunku można zobaczyć okrągłe, przypominające koronę obiekty z promieniami zbiegającymi się w jednym punkcie. Zdarza się, że korona zorzy pulsuje i emituje tysiące promieni podobnych do strug deszczu.

• Po zaniknięciu korony następuje ostatni etap aktywności zorzy polarnej. Widoczne są wstęgi czy też pasy świetlne, które w pulsującym rytmie pojawiają się i znikają na przemian. Bywa, że towarzyszą temu rozbłyski w kształcie płomieni, co jest najbardziej fascynującym widokiem podczas spektaklu.

JAK POWSTAJE ZORZA?

     Powstawanie zorzy polarnej związane jest z polem magnetycznym, wytwarzanym przez Ziemię. Pomiędzy biegunami magnetycznymi Ziemii (odchylonymi o około 11 stopni od biegunów geograficznych, czyli punktów przez które przechodzi oś obrotu naszej planety) przebiegają linie sił pola magnetycznego, rozciągające się nad całą powierzchnią Ziemii. Ten układ linii pola magnetycznego nazywany jest magnetosferą. Rozpościera się ona w przestrzeni kosmicznej na odległość wielokrotnie większą, niż wynosi promień naszej planety. Niepodważalnym źródłem energii, która kryje się za zorzami jest wiatr słoneczny. Składa on się głównie z protonów i elektronów. Związane z nim jest pole magnetyczne, które podróżując napotyka ziemskie pole magnetyczne na wysokości dziesiątek tysięcy kilometrów. Kiedy pole magnetyczne wiatru słonecznego zaczyna ślizgać się po liniach pola ziemskiego, przechwytuje niektóre z linii pola i rozciąga je dalej w przestrzeń kosmiczną po nocnej stronie Ziemi. Rozciąganie takie energetyzuje pole, które w pewnym momencie jak gumka, urywa się i wraca ku Ziemi. Proces ponownego łączenia się linii pola ziemskiego wytwarza fale wzdłuż pola magnetycznego. Energia fali przekazywana jest elektronom, które są wysyłane wzdłuż linii pola w kierunku atmosfery. Kolor zorzy zależy od głębokości, na jaką elektrony wnikną w atmosferę i jakie atomy wzbudzą.

Pasy radiacyjne Van Allena to pasy rozciągające się jeden w odległości 1000-5000 km, drugi 15000-20000 km od powierzchni Ziemii. To te pasy stanowią pułapkę dla cząstek wiatru słonecznego (także dla innych promieni kosmicznych pochodzących z odległych rejonów przestrzeni międzygwiezdnej), wychwytują naładowane cząstki.

     Analiza pomiarów prowadzonych w 1997 roku przez satelitę Polar wykazała, że natężenie fal elektromagnetycznych na wysokości od 25 do 38 tysiecy kilometrów nad Ziemią doskonale koreluje się z położeniem, kształtem i rozkładem intensywności owalu zorzy polarnej, więc fale mogą być ich źródłem. Wysokość kurtyn zorzy i ich barwa zależy od prędkości rozpędzonych elektronów i protonów wpadających w atmosferę oraz wzbudzanych w niej gazów. Opisywane pomiary energii elektronów znajdujących się na wysokości 19 000 kilometrów (gdzie elektrony są przyspieszane) potwierdziły, że energia fali jest wystarczająca, by dzięki niej powstawały zorze.

     Wiele kwestii dotyczących powstawania zorzy polarnej pozostaje do dzisiaj nie wyjaśnionych.Na przykład powstawanie pól elektrycznych, które indukują prądy na powierzchni Ziemi. Prądy te zakłócają pracę telefonów i powodują błędne odczyty aparatury pomiarowej. Zorze polarne jak na razie strzegą skutecznie niektórych mechanizmów je powodujących i wiele jeszcze pozostało do wyjaśnienia.

---