Článek
O tom, že by mohla být šance polární záři pozorovat také z Česka, informoval v neděli 24. března na Facebooku mj. Astronomický ústav Akademie věd ČR.
I proto vznikl tento náš nedělní článek.
Jak se však ukázalo, ani sluneční erupce a putování plazmatu přímo k Zemi nestačily, aby příslušný mechanismus tzv. vesmírného počasí ovlivnil zemskou magnetosféru natolik, abychom si v našich zeměpisných šířkách mohli užít pěkné a výrazné polární záře.
FOTO: Vojáky během cvičení NATO překvapila nádherná polární záře
Mechanismus působení plazmatu na zemské magnetické pole a naši atmosféru je totiž ve skutečnosti mnohem složitější. Co se tedy vlastně stalo? Podrobně se k tomu vyjádřil již v pondělí známý astronom a astrofotograf z Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě Petr Horálek:
- „Zemi skutečně zasáhla silná geomagnetická bouře spojená se sluneční erupcí, ke které došlo v sobotu ve 2:33 SEČ. Plazma k naší planetě dorazilo dokonce mnohem rychleji, než se předpokládalo, už v neděli v 15:37 SEČ. Polární záře ale nakonec od nás téměř vidět nebyla, zachytily ji jen některé webové kamery (na Slovensku v lokacích Svit, Stanča, Modra; v Česku bylo počasí nepříznivé) okolo 20:05 SEČ.“
- „Proč jsme ale neviděli polární záři, i když nás (Zemi) zasáhlo plazma z velmi silné sluneční erupce? Jednou z klíčových vlastností takového plazmatu je vlastní magnetické pole, které si oblak udržuje i po erupci a úniku ze Slunce. Pokud má vertikální složka tohoto magnetického pole opačnou polaritu, než jakou má zemské magnetické pole, nabité částice mají mnohem lepší šanci proniknout do zemské atmosféry a způsobit polární záři. Tedy, jak praví známé přísloví: Protiklady se přitahují. Tuto vlastnost určuje na ukazatelích aurorálních monitorů hodnota „Bz“. Je-li tato hodnota (vertikální složky magnetické indukce B) záporná, polarita je opačná, a čím silnější je sluneční vítr s takovou polaritou, tím větší je i šance na pozorování polárních září.“
Sluneční erupce v sobotu 23. března a záběry samotného oblaku unikajícího od naší hvězdyVideo: Solar Dynamic Observatory, SOHO/NASA
- „Oblak plazmatu pocházející ze silné sobotní erupce dorazil k Zemi s velkou rychlostí, a tedy i s předstihem oproti předpovědi. Čelo tohoto oblaku mělo ty „správné“ vlastnosti, družice vyhodnocující sluneční vítr před jeho příletem k Zemi hlásily v 15:37 hodnoty tak silné (a se správnou polaritou magnetického pole), že kdyby v té době už byla u nás tma, viděli bychom záři i očima na Měsícem osvětlené obloze. Bohužel už o hodinu později se polarita slunečního větru obrátila. Pak ještě hodnota Bz na chvilku skočila znova do záporných hodnot, asi na 10 minut před 19. hodinou, a poté už se držela v kladných hodnotách po celou noc.“
- „Tu slabou záři, kterou webové kamery a někteří fotografové zaznamenali krátce okolo 20:05, způsobilo pozvolné vybíjení zemské atmosféry po prvotním úderu plazmatu. Protože dál už ale vlastnosti slunečního větru nebyly příhodné pro vznik polární záře (ačkoliv samotný sluneční vítr měl vysokou rychlost, nad 800 km/s), nic dalšího už být vidět nemohlo.“
- „Z hodnot, které uvádějí aurorální monitory, je tedy složka Bz magnetického pole velmi důležitá. Dokonce mnohdy důležitější než proklamovaný Kp index, který neukazuje přímo aktuální stav, ale vyhodnocuje situaci za poslední (zpravidla tříhodinové) období. Informace o aktuálním stavu slunečního větru včetně složky Bz poskytované družicemi ACE a DISCOVR lze sledovat na webu NOAA.“
Tentokrát to tedy nevyšlo, ale nemusíme smutnit. Nyní se Slunce nachází stále blízko maxima zhruba 11letého cyklu své aktivity, kdy je pravděpodobnost velkých slunečních erupcí a následných jevů, jako je silný sluneční vítr, výrazné geomagnetické bouře či silné polární záře, stále veliká.
Observatoř NASA zachytila záblesk silné sluneční erupce
Tato příznivá situace vydrží ještě zhruba 1–2 roky, protože poslední, 25. sluneční cyklus začal v prosinci roku 2019 a „jedenáctileté“ sluneční cykly ve skutečnosti nemívají vždy přesnou délku 11 let. Dopředu tedy nevíme, kdy přesně maximum sluneční aktivity nastane.
Vesmírné počasí a jeho projevy
Vesmírné (či kosmické) počasí je termín, jímž se označují různé (často elektromagnetické) jevy ve vesmíru (polární záře, sluneční erupce apod.), které ovlivňují dění na Zemi nebo ve Sluneční soustavě. Jako vesmírné počasí se označují i aktuální podmínky v magnetosféře, ionosféře, termosféře a exosféře. Vesmírným počasím se zabývá příslušné odvětví astrofyziky a aeronomie (vědní obor, který se zabývá stavbou, vlastnostmi a změnami vrstev atmosféry nad troposférou). Tyto jevy nelze spojovat s pozemským počasím, jehož doména leží v rámci spodních vrstev atmosféry Země: troposféry a stratosféry.
Termín „vesmírné počasí“ byl poprvé použit v roce 1950 a běžně se v odborné terminologii začal používat od začátku devadesátých let 20. století.
Sluneční erupce
Sluneční erupce způsobují výron koronální hmoty (CME), která je ve skupenství plazmatu a skládá se hlavně z protonů a elektronů. Většina erupcí se uskuteční kolem slunečních skvrn, kde se vyvine intenzivní magnetické pole z povrchu do koróny. Během erupcí vyvrhne Slunce obrovská oblaka elektrizovaného plynu, který rychlostí stovek kilometrů za sekundu zasáhne magnetické pole Země.
Tyto jevy, označované souhrnně jako sluneční bouře, sledují astronomové s obavami, jelikož mohou způsobovat geomagnetické bouře, čímž představují nebezpečí pro lidské technologie, jako jsou energetické sítě, satelity, navigace nebo letecká doprava. Sluneční bouře nicméně rovněž způsobují populární polární záře.
Sluneční vítr
Sluneční vítr je proud elektricky nabitých částic – zejména protonů a elektronů – a s nimi spřažených magnetických polí unášených z povrchu Slunce do okolního vesmíru. Má obvykle rychlost cca několik set km/s. Tyto částice a magnetická pole (souhrnně plazma) jsou vyvrhovány ze sluneční koróny, což je vnější atmosféra Slunce, která je extrémně horká a řídká. Intenzita slunečního větru se zvyšuje po velkých slunečních erupcích. Sluneční vítr interaguje s objekty Sluneční soustavy a může mít vliv na různé procesy jako polární záře, vzhled komet nebo ovlivňování magnetosféry planet. Je to důležitý faktor pro pochopení vlastností vesmírného prostředí a pro řešení ochrany kosmických letů.
Polární záře
Polární záře jsou světelné jevy, které se vyskytují hlavně v obou polárních oblastech Země, zejména blízko jejích magnetických pólů. Jsou způsobeny interakcí slunečního větru se zemskou magnetosférou a atmosférou – a následnou energetickou excitací atomů a molekul plynů v atmosféře. Tato excitace pak způsobuje emisi světla různých barev, což vytváří jasně zbarvené světelné obrazy na noční obloze.
Spatřit polární záři na vlastní oči je jedinečný zážitek
Tyto jevy se odehrávají ve vysoké atmosféře Země, ve výškách nad 90 km (v ionosféře, což je oblast vysoké koncentrace iontů a volných elektronů), někdy zasahují i do výšek několika set kilometrů. Polární záře jsou často pozorovány ve formě vířících světelných sloupů nebo oblaků, které mohou měnit barvy, včetně zelené, růžové, fialové a červené. Jde o jedny z nejpozoruhodnějších přírodních jevů na Zemi, jsou vrcholnou atrakcí pro pozorovatele nejen v polárních oblastech. Polární záře se vyskytují také na většině planet ve Sluneční soustavě, na některých jejich měsících, a dokonce i na kometách; mimo Sluneční soustavu pak např. na hnědých trpaslících.
Sluneční cyklus a polární záře
(Schwabeův) sluneční cyklus, známý také jako hlavní cyklus sluneční aktivity, je periodický jev pozorovaný na Slunci, který trvá přibližně 11 let. Během tohoto cyklu se mění počet slunečních skvrn a slunečních erupcí, což jsou projevy magnetické aktivity na povrchu Slunce. Sluneční cyklus je způsoben dynamikou slunečního magnetického pole, které se vyvíjí v důsledku diferenciální rotace Slunce. První pozorováním doložený sluneční cyklus probíhal v letech 1755 až 1766. Existuje ale i několik slunečních cyklů s delší periodou, které se s tímto základním cyklem skládají či překrývají.
Na začátku cca 11letého slunečního cyklu je sluneční aktivita minimální a počet slunečních skvrn je velmi nízký. Postupem času se počet slunečních skvrn zvyšuje, což indikuje zvýšenou sluneční aktivitu. Vrchol slunečního cyklu, nazývaný sluneční maximum, je období nejvyšší sluneční aktivity, kdy dochází k častým slunečním erupcím a zvýšenému výskytu slunečních skvrn.
Neuvěřitelné záběry: polární záře nad vybuchující islandskou sopkou
Po dosažení slunečního maxima se sluneční aktivita zase postupně snižuje a cyklus postupně přechází do období snížené aktivity, nazvaného sluneční minimum. Poté začíná nový cyklus a celý proces se opakuje. Průběh slunečního cyklu má vliv na různé jevy v naší Sluneční soustavě, včetně slunečního záření, slunečního větru a kosmického počasí.
Mezi četností a sílou polárních září a průběhem slunečního cyklu existuje určitý vztah. Polární záře jsou často spojovány se sluneční aktivitou, která je charakterizována fází slunečního cyklu. Sluneční cyklus trvá přibližně 11 (někdy ale jen devět nebo až 14) let. Během slunečního maxima, kdy je aktivita Slunce nejvyšší, je pravděpodobnost vzniku polárních září vyšší. To je způsobeno tím, že během slunečního maxima je magnetické pole Slunce silnější a sluneční vítr má větší sílu. Silnější sluneční vítr může způsobit větší interakci s magnetosférou Země, což vede k výraznějším polárním zářím.
Naopak během slunečního minima, kdy je sluneční aktivita nejnižší, bývá četnost a síla polárních září nižší. Nicméně polární záře se mohou vyskytovat i během slunečního minima, zejména v blízkosti geomagnetických pólů Země, ale zpravidla bývají slabší než během slunečního maxima.
Celkově lze tedy říci, že existuje pozitivní vztah mezi sluneční aktivitou, vyjádřenou fází slunečního cyklu, a četností a intenzitou polárních září.
Tudíž třeba se tohoto krásného, ale nevyzpytatelného a nesnadno předpověditelného úkazu dočkáme brzy i na našem území. Naposledy jsme si polární záři – byť v Česku a na Slovensku nebývají až tak výrazné jako v severských oblastech – mohli pořádně naživo vychutnat loni v listopadu.
Lidé v Česku pozorovali polární záři
Polární záře přišla do Česka ve dvou vlnách. Byla rudá až fialová
