Поларна свјетлост

Поларна свјетлост је сјај на ноћном небу, углавном видљив на високим земљописним ширинама. На сјеверу ту појаву зовемо аурора бореалис ("сјеверна зора"), а име је добила према римској божици зоре Аурори и грчком називу за сјеверни вјетар, Бореас. Најчешће се појављује тијеком рујна и листопада те ожујка и травња (до данас није потпуно разјашњено зашто). На југу се назива аурора аустралис ("јужна зора").

Премда ријетко, аурора се може видјети и са средњих земљописних ширина, и то као црвенкасти сјај на сјеверном обзору. Даље према сјеверу, ближе полу, поларна свјетлост често изгледа као велика пламена завјеса која виси с неба и њише се лијево-десно, док по њеним покретним наборима трепере наранчасти, зелени и плави пламенови. Аурора дакле може бити статична или динамична појава; кад је статична, зовемо ју тихим луком. Активна аурора се, с друге стране, стално креће и мијења. Завјесе се састоје од много паралелних зрака оријентираних у складу са Земљиним магнетским пољем. Кад једна од силница магнетског поља води до точке изнад проматрача, долази до појаве тзв. ауроралне короне или круне.

Магнетизам и аурорални овал

Хиортер и Целсиус су 1741. године установили да тијеком појаве поларне свјетлости долази до замјетних магнетских флуктуација. Касније је откривено да управо та чињеница указује на јаке електричне струје у подручјима појаве ауроре - Биркеланд (1908.) је установио да струје теку у смјеру исток-запад дуж руба ауроралног овала, од дневне према ноћној страни Земље (види Биркеландове струје). Надаље, Лоомис (1860) и Фритз (1881) су утврдили да се поларна свјетлост углавном појављује у "ауроралној зони", прстенастом подручју унутар радијуса од отприлике 2500 км од Земљиног магнетског пола, а не земљописног, близу којега се готово никада не види. Подручје највеће учесталости појављивања поларне свјетлости (аурорални овал) не поклапа се у потпуности с ауроралном зоном; отклоњено је 3 - 5 ступњева од магнетског пола у смјеру ноћне стране планета, тако да се појава поларне свјетлости највише приближава екватору око локалне поноћи.

Аурора аустралис (јужна поларна свјетлост)

Настанак поларне свјетлости

Приказ Земљине магнетосфере

Поларну свјетлост узрокује Сунчев вјетар. То је струја вруће плазме коју Сунце избацује у свим смјеровима (због огромне врелине Сунчева вањског слоја, Сунчеве короне). У нормалним увјетима, Сунчев вјетар долази до Земље брзином од око 400 км/с и густоћом од око 5 иона/цц, но за вријеме магнетских олуја ток може бити неколико пута јачи, као и међупланетарно магнетско поље, које такођер потјече са Сунца и повезано је с густоћом Сунчевих пјега. На свом путу кроз свемир, дио Сунчевог вјетра наилази на Земљину магнетосферу, подручје свемира којим доминира Земљино магнетско поље. Магнетосфера закреће Сунчев вјетар око себе (и око Земље) на удаљености од око 70,000 км (фронта удара се формира на удаљености од око 12,000 - 15,000 км). Ширина Земљине магнетосферске препреке Сунчевом вјетру углавном износи око 190,000 км, док се иза Земљине ноћне стране пружа дугачак "реп" растегнутих магнетских силница.

Силнице Земљине магнетосфере закрећу дио Сунчевог вјетра према Земљиним магнетским половима. Поларна свјетлост настаје кад се електрони Сунчевог вјетра на висини од 80 - 150 км сударају с атомима горњих слојева атмосфере. Превладавају емисије атома кисика - зелена и црвена свјетлост, у спектралном распону од 557.7 нм (зелено) до 630.0 нм (црвено, углавном слабије набијени електрони и на већим висинама), затим молекуларног душика и др.

Учесталост појаве

Поларна је свјетлост прилично уобичајена појава у прстенастом подручју ауроралног овала. За вријеме снажних магнетских олуја могу се видјети и ближе екватору, а такве су олује најчешће у вријеме врхунца 11-годишњег циклуса Сунчевих пјега или тијеком три године након тог врхунца. Ипак, вјеројатност појаве ауроре највише овиси о положају међупланетарног магнетског поља; што су силнице оријентиране јужније, то је већа вјеројатност појаве ауроре.

Аурора аустралис ([11.09.2005.]) снимљена НАСА-иним ИМАГЕ сателитом и дигитално монтирана на "Блуе Марбле" слику Земље.

Геомагнетске олује које покрећу поларну свјетлост су најучесталије тијеком мјесеци око еквиноција; феномен који није потпуно разјашњен. Но, у прољеће и јесен Земљино и међупланетарно магнетско поље се поклапају - на магнетопаузи, граници Земљиног магнетског поља, оно је оријентирано сјеверно. Кад се, међутим, силнице отклоне према југу, ствара се "рупа" кроз коју енергија Сунчевог вјетра може доћи до горњих слојева атмосфере. Узрок свему томе је геометрија: међупланетарно магнетско поље долази са Сунца и због његове ротације има спирални облик, с којим је Земљина магнетска ос најбоље поравнана у травњу и листопаду. Стога су сјеверни и јужни отклони међупланетарног магнетског поља тада највећи. Уз то, Сунчева је ос ротације нагнута 7° у односу на равнину Земљине орбите - будући да је Сунчев вјетар бржи кад долази с полова него с екватора, просјечна је брзина честица које долазе до Земљине магнетосфере највећа (за око 50 км/с) око 5. ожујка и 5. рујна, кад се Земља налази на највишој хелиографској ширини.

Ипак, ни међупланетарно магнетско поље нити Сунчев вјетар не могу у потпуности објаснити сезонско понашање геомагнетских олуја; заједно, ти чимбеници објашњавају само трећину утврђеног полугодишњег варирања.

Поларна свјетлост на другим планетима

Аурора на Јупитеру. Сјајна точка на лијевој страни је завршетак магнетске повезнице с Ио, точке на дну воде до Ганимеда и Еуропе

Аурора је опажена и на Јупитеру и Сатурну, планетима чија су магнетска поља много снажнија од Земљиног. Покреће их, као и на Земљи, Сунчев вјетар. Јупитерови мјесеци, посебно Ио, такођер узрокују снажне ауроре које се јављају због електричних струја дуж силница магнетског поља између ротирајућег планета и мјесеца који кружи око њега (динамо учинак). Ио (који има активни вулканизам и ионосферу) је посебно снажан извор ауроре; његове струје емитирају и радиовалове, откривене 1955.

Недавно је поларна свјетлост откривена и на Марсу; због недостатка јаког магнетског поља, раније се вјеровало како је то немогуће. [1]

Звукови ауроре

Тијеком повијести људи су говорили о звуковима поларне свјетлости; пуцкетању, шиштању, зујању или звиждању. Дански их је истраживач Кнуд Расмуссен неизравно споменуо 1932. године говорећи о народним обичајима гренландских Ескима, као и канадски антрополог Ернест Хаwкес 1916. Корнелије Тацит, повјесничар старог Рима, писао је како су људи са сјевера тврдили како чују те звукове. Данас још увијек пристижу извјешћа о звуковима поларне свјетлости, но нитко их досад није успио снимити (уз то, постоје и знанствени проблеми гледе подријетла звукова у поларној свјетлости). Врло је невјеројатно да би икакав звук стварно произведен у аурори могао доћи до тла, к томе пратећи саму појаву ауроре (јер би звуку требало доста времена да допутује до тла). Постоје теорије о локалним електростатичким феноменима на тлу који настају као посљедица поларне свјетлости, и оне засад најбоље објашњавају подријетло тих необичних звукова- но ниједна теорија не нуди потпуно, задовољавајуће објашњење.