Polární záře se objevují okolo jarní či podzimní rovnodennosti, pozorovat ji lze také u nás

Cestovatelé se tedy často za nimi vydávají zejména do Skandinávie nebo na sever amerického kontinentu.

Stálým pozorováním polárních září se ukazuje, že ačkoliv hlavním katalyzátorem bývají většinou silné sluneční erupce a skokově rychlejší sluneční vítr obsahující nabité částice, existují v průběhu roku dvě období, kdy lze polární záře očekávat častěji i ve vyšší intenzitě i bez překotných jevů na Slunci. A ta nastávají okolo jarní a podzimní rovnodennosti.

Související

Radek Chlup

Detekována polární záře na kometě, ve sluneční…

Radek Chlup

Klimatologové vysvětlili vznik obří ozonové díry…

Polární záře vznikají v důsledku interakce nabitých částic putujících kontinuálně ze Slunce s molekulami a atomy vzduchu ve vysoké atmosféře Země. Běžně se vyskytují mezi 80 až 150 km, vzácněji až do 400 km nad zemským povrchem. Za interakcí stojí konkrétně protony, elektrony a tzv. alfa částice (jádra helia se dvěma protony a dvěma neutrony), které Slunce zpravidla produkuje během silných erupcí v magneticky uzavřených oblacích (tzv. plazmoidech). Země má svůj přirozený magnetický štít, díky němuž je většina tohoto životu nebezpečného záření odkloněna.

Část tohoto slunečního materiálu se ale uvězní v oblastech okolo zemských magnetických pólů, kde siločáry magnetického pole Země, a tedy i částice proniknou do naší atmosféry. Tam pak díky srážkám s atomy a molekulami vzduchu dochází k excitaci (i ionizaci) a následnému vyzáření v podobě viditelného světla.  

Tak vlastně sledujeme v zemské atmosféře doutnavý výboj, jehož odstíny odpovídají konkrétním hodnotám vyzářené energie. Nejčastější zelená a červená záře patří excitovanému kyslíku, vzácnější modré zabarvení pak odpovídá ionizovanému dusíku. Ale to nejsou jediné emise.

Výskyt polárních září není podmíněný silnou sluneční aktivitou, stačí k tomu neustálý tok částic slunečního větru. Mimo občasné silné erupce, během nichž se překotně utrhne oblak s velkým množstvím zmíněných nabitých částic ze Slunce, se totiž z naší hvězdy každou sekundou uvolňuje asi 1,2 miliardy tun těchto částic rychlostí 200-1200 km/s.

Rychleji sluneční vítr uniká z tzv. koronálních děr a slunečních pólů (okolo 700 km/s), pomaleji pak z běžně uzavřeného magnetického pole z rovníkových oblastí Slunce (okolo 400 km/s). Právě ten rychlejší může být dalším „spouštěčem“ výraznějších polárních září.

„Dlouhodobé sledování polárních září ale ukázalo, že bez ohledu na intenzitu slunečního větru nebo eruptivní aktivitu Slunce se nejčastěji silnější polární záře objevují okolo jarní nebo podzimní rovnodennosti, přesněji v březnu nebo v září a říjnu,“ popisuje Petr Horálek z Fyzikálního ústavu v Opavě, který se vydal v tomto týdnu z tohoto důvodu polární záře sledovat do Norska.

Důvodem, proč právě období jarní a podzimní rovnodennosti nahrává k pozorování častějších polárních září, je sklon zemské osy (a tedy i zemského magnetického pole) vůči slunečnímu magnetickému poli v těchto obdobích. Jak vysvětluje Dr. Tony Phillips, sluneční fyzik z NASA a správce serveru Spaceweather.com, právě v obdobích rovnodenností nabývá největší účinnosti vzájemné rušení polarit magnetického pole ve slunečním větru s polem zemské magnetosféry, což v ní vytváří trhliny propouštějící více nabitých částic.

Tento jev je znám jako Russell-McPherronův podle dvou amerických fyziků Christophera Russella a Roberta McPherrona, kteří oslabení zemského magnetického pole v obdobích rovnodenností poprvé popsali v roce 1973.

„Důležité je, aby proměnlivé meziplanetární magnetické pole (zkr. IMF), kterým proudí částice ze Slunce díky slunečnímu větru, bylo orientováno tak, aby se efektivněji navázalo na siločáry magnetického pole Země. Pak mohou do zemské atmosféry vstoupit nabité částice ve větším množství a vykouzlit kýženou podívanou i bez silné sluneční erupce,“ dodává Horálek, který se tento jev z tohoto důvodu vydal sledovat do Švédska a Norska.

Odborníci zmíněnou orientaci magnetického pole označují indexem „Bz“ a pokud ukazatelé na internetových monitorech aktivity polárních září (jako SolarHam) nebo na online aplikacích pro „lovce polárních září“ ukazují zápornou hodnotu, šance ke vzniku září se prudce zvyšují. Pakliže je hodnota méně jak 20 (tedy ukazatelé udávají Bz = -20 nT a méně), jsou šance i v nižších zeměpisných šířkách.

Ještě novější, letošní studie ukazují, že Země si může částečně polární záře vytvářet i sama. Tzv. difúzní polární záře, které s trochou představivosti připomínají právě promíchávanou hrachovou polévku, vznikají díky elektronovým paprskům urychleným v elektrickém poli v zemské magnetosféře.

Při tomto procesu se uvolňují druhotné elektrony, které padají zpět do zemské atmosféry a vytváří tak „polévkové“ záře. Jev byl dlouhá léta záhadou a k jeho rozklíčování napomohla také vědecká družicová mise THEMIS-ARTEMIS, která v zemském magnetickém poli provádí svá měření už od roku 2007.

Za krásami polárních září stojí neposledně i náš Měsíc: Dopomáhá k nasycení modré složky v jejich odstínech, které jsou obvykle velmi slabé a stojí za nimi ionizovaný molekulární dusík. Když jsou tyto ionty zasaženy měsíčním světlem, zachytí a znovu emitují fotony modrého záření jdoucí od Měsíce. Měsíc sám nesvítí, ale jedná se o rozptýlené a odražené sluneční záření.

Zdroj: Astrofyzikální ProGResy z Opavy