"Wygląda na to, że zaczynamy maksimum cyklu słonecznego"

Od piątku 10 maja do niedzieli 12 maja niebo nad półkulą północną i południową błyszczało tysiącami barw. Była to zorza polarna, która zachwyciła obserwatorów. Zjawisko, występujące zazwyczaj tylko w pobliżu biegunów, mogli podziwiać miłośnicy astronomii z wielu innych zakątków świata, w tym z Meksyku. Doskonale prezentowała się ona również w Polsce.

Zorze polarne były następstwem burzy geomagnetycznej, która dotarła do Ziemi w ubiegły weekend. Jej wystąpienie jest nierozerwalnie powiązane z tzw. koronalnymi wyrzutami masy (CME). Są to ogromne obłoki silnie namagnetyzowanej plazmy, z dużą prędkością wyrzucane w przestrzeń międzyplanetarną i muskające ziemską magnetosferę. Tym razem źródłem CME był rozbłysk słoneczny pochodzący z obszaru AR3664 - gigantycznego aktywnego skupiska plam na Słońcu.

"Bombardowanie" pola magnetycznego Ziemi przez CME tymczasowo je osłabiło, co umożliwiło naładowanym cząstkom ze Słońca przedostanie się w głąb atmosfery i pobudzenie cząsteczek wodoru i azotu. To z kolei wywołało żywe, wielobarwne zorze polarne na szerokościach geograficznych znacznie oddalonych od regionów polarnych.

- Kolory zorzy zależą od wysokości oraz atomów, które ulegają jonizacji - wyjaśniła w rozmowie z tvnmeteo.pl Helena Ciechowska z Centrum Badań Kosmicznych PAN. - Najczęściej występują zielone zorze, które są związane z jonizacją tlenu na wysokości 100-300 kilometrów. Czerwone zorze widujemy przy większej aktywności słonecznej, a jonizacji ulega wtedy tlen na wysokości 300-400 km. Niebieskie i fioletowe kolory są natomiast związane z jonizacją azotu.

- Jeśli chodzi o historię widoczności zorzy, można szukać zapisów o niej w kronikach i folklorze, jednak nie są to dane, które mogą dostarczyć danych fizycznych. Natomiast śmiało możemy powiedzieć, że burza z 10 maja 2024 przejdzie do historii jako jedna z bardziej spektakularnych - dodała ekspertka.

Według naukowców z Centrum Prognoz Pogody Kosmicznej (SWPC) Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (NOAA), dwie burze geomagnetyczne, które odnotowaliśmy 10 i 11 maja, były wyjątkowo silne. Jak tłumaczyła Ciechowska, intensywność burzy określa się rosnącą skalą NOAA. Zakres zaczyna się od G1 (czyli od słabej burzy geomagnetycznej), a kończy na G5 (ekstremalnej). W weekend mieliśmy do czynienia ze skutkami właśnie burz G5.

Burze klasy G5 są rzadkie, ale najczęściej występują w okresie maksimum słonecznego. Jest to część trwającego 11 lat cyklu słonecznego, związanego z magnetyzmem naszej gwiazdy oraz występowaniem na niej plam słonecznych. Podczas maksimum cyklu Słońce staje się aktywne, a na jego powierzchni pojawia się dużo magnetycznie skomplikowanych regionów, które są źródłem rozbłysków oraz koronalnych wyrzutów masy. "Wygląda na to, że zaczynamy właśnie wspomniane maksimum cyklu" - dodała ekspertka.

Należy pamiętać, że nie każdy rozbłysk słoneczny zaowocuje powstaniem CME, a nie każdy CME zakończy się burzą geomagnetyczną i świetlnym spektaklem na niebie. Przykładem może być chociażby rozbłysk słoneczny najwyższej klasy X, do którego doszło we wtorek. Gdyby taki rozbłysk zdarzył się w regionie skierowanym w kierunku Ziemi, z pewnością doszłoby do zakłóceń systemów komunikacyjnych.

- Ważnym pytaniem jest pytanie o to, czy rozbłysk był impulsywny, czy wyrzutowy. Ten pierwszy nie spowodowałby CME, a więc na blackoucie radiowym i zakłóceniach w działaniu systemów nawigacyjnych po nasłonecznionej stronie Ziemi by się skończyło. Mogą one wtedy potrwać około godziny - tłumaczyła Ciechowska - Jeśli jednak z rozbłyskiem tego typu związany byłby koronalny wyrzut masy, moglibyśmy spodziewać się wystąpienia burzy geomagnetycznej.

Pozostaje jedno pytanie - czy da się przewidzieć wystąpienie zórz? Ekspertka powiedziała, że takie prognozy są bezpośrednio związane z obserwacjami warunków geomagnetycznych oraz procesów zachodzących na Słońcu. Żebyśmy mogli oglądać zorzę, kilka warunków musi zostać spełnionych.

Aktywny obszar Słońca, emitujący rozbłyski i koronalne wyrzuty masy, to dopiero początek układanki. CME musi być bowiem skierowany w odpowiednim kierunku - wiele z nich po prostu mija naszą planetą.

- Kiedy wiemy, że takie warunki zachodzą, możemy zacząć estymację czasu, w którym dotrze do nas CME. Zwykle zajmuje to około 1-3 dni, w zależności między innymi od prędkości wiatru słonecznego. Nie jesteśmy jednak w stanie podać dokładnej godziny przyjścia koronalnego wyrzutu masy - wyjaśniła Ciechowska.

Jeśli CME dotrze do Ziemi, może spowodować burzę geomagnetyczną. Żeby podziwiać zorzę w Polsce, burza powinna osiągnąć kategorię G3, jednak mieszkańcy północnych regionów kraju mogą spojrzeć w niebo także przy kategorii G2. Kolejnym istotnym warunkiem jest, że burza wystąpi akurat wtedy, kiedy niebo będzie ciemne.

Czy zatem w kolejnych tygodniach możemy spodziewać się świetlnych widowisk podobnych do tych, które mogliśmy obserwować w ubiegłym tygodniu? Helena Ciechowska wyjaśniła, że czas pokaże - prognozowanie pogody kosmicznej to w końcu niełatwe zadanie, a skutki każdego koronalnego wyrzutu masy możemy prognozować dopiero wtedy, gdy go zaobserwujemy i zbierzemy dane na jego temat.