Jak powstaje zorza polarna? Poznaj to magiczne zjawisko!

Czym jest zorza polarna? To jedno z najbardziej spektakularnych zjawisk na niebie, które powstaje w wyniku interakcji cząstek wiatru słonecznego z ziemską atmosferą. Źródłem tego zjawiska są erupcje na Słońcu, które wyrzucają w kierunku atmosfery ziemskiej ogromne ilości naładowanych cząsteczek – głównie protonów i elektronów. Gdy docierają one w okolice Ziemi, są przechwytywane przez jej pole magnetyczne i kierowane w stronę biegunów magnetycznych.

Tam cząsteczki te przyspieszają, między innymi dzięki falom Alfvéna, a następnie wnikają w atmosferę naszej planety, a w sytuacji zderzenia cząstek z mieszaniną tlenu i azotu wywołują emisję światła o różnych barwach. Właśnie te świetliste smugi na niebie nazywamy zorzą polarną.

Kolory zorzy zależą od rodzaju gazów, z którymi zderzają się naładowane cząsteczki oraz od wysokości, na której zachodzi to zjawisko. Jeśli dominującym gazem jest tlen, zorza przybiera barwy zielone, różowe lub czerwone. Azot odpowiada za odcienie bordowe, a w przypadku interakcji z wodorem i helem pojawiają się kolory niebieski i fioletowy.

Mechanizm powstawania zorzy polarnej znany był od dawna, ale przez długi czas opierał się głównie na teoriach naukowych. Dopiero niedawne eksperymenty laboratoryjne pozwoliły naukowcom odtworzyć fale Alfvéna i potwierdzić ten proces w kontrolowanych warunkach. Stało się to pod przywództwem znanego fizyka Jima Shroedera. Dzięki temu nasza wiedza o tym fascynującym zjawisku stała się jeszcze bardziej precyzyjna.

Jak już wspomnieliśmy, zorza polarna jest wynikiem interakcji wiatru słonecznego z ziemską magnetosferą na wysokości od 80 do 300 km nad powierzchnią Ziemi. Indywidualny epizod zorzy polarnej może trwać od kilku minut do kilku godzin, w zależności od aktywności geomagnetycznej i warunków atmosferycznych. Średnio pojedynczy pokaz trwa od 15 minut do 2 godzin, chociaż w nocy mogą pojawiać się kolejne fazy intensyfikacji.

Ciekawostką jest fakt, że w mieście Rovaniemi, znajdującym się na kole podbiegunowym w Finlandii, zorza polarna jest widoczna przez około 150 dni w roku (w sprzyjających warunkach pogodowych), głównie w okresie od września do marca.

Gdzie dokładnie szukać zorzy polarnej? W okolicach biegunów! Jest wiele miejsc na świecie do obserwacji. Jednym z nich jest Norwegia. Polecamy wybrać się na wycieczkę na Wyspy Lofoty, Tromsø oraz Alta. To prawdziwe centra polowania na zorzę. Kolejnym punktem wypadowym jest Rejkiawik w Islandii i jego okolice. Będąc tam warto udać się poza miasto, gdzie nie ma świateł miejskich. Ich obecność skutecznie tłumi kolor zorzy polarnej.

Aurora australis, czyli zorza polarna występuje także w Finlandii (Laponia), w Szwecji (Abisko), Kanadzie (Yukon, Alberta) i na Alasce. Fairbanks i Denali National Park to jedne z najlepszych punktów w Ameryce Północnej.

Wspomnieliśmy, że zorza polarna najczęściej występuje na wyższych szerokościach geograficznych. To prawda, jednak przy sprzyjającej pogodzie zjawisko zorzy polarnej można dostrzec również w Polsce. Doskonałe warunki do podziwiania zorzy polarnej mają mieszkańcy północnych regionów, ponieważ im dalej na północ, tym większa szansa na jej wystąpienie. Obszary te znajdują się bliżej biegunów magnetycznych, co sprzyja obserwacji tego niezwykłego zjawiska.

Choć zwykle to właśnie stamtąd napływają doniesienia o zorzy, w przeszłości zdarzało się, że można było ją dostrzec także w południowej części kraju. Przykładem jest rok 2003, kiedy po silnych rozbłyskach słonecznych zorza była widoczna nawet w Bieszczadach. Podobna sytuacja miała miejsce w listopadzie 2023 roku – wówczas, na skutek potężnego wyrzutu masy ze Słońca, niezwykłe barwy zorzy można było podziwiać aż nad Podhalem, Krakowem i Dolnym Śląskiem.

Korzystnym okresem do obserwacji zorzy polarnej jest zima, gdy noce są długie, a niebo jest ciemne. Ważne jest jednak znalezienie miejsca oddalonego od miast, otoczonego mrokiem. Oczywiście równie istotna jest pogoda – bezchmurne niebo to podstawa udanej obserwacji.

Niestety, zorza polarna to zjawisko trudne do przewidzenia z dużym wyprzedzeniem, dlatego warto na bieżąco śledzić aktywność Słońca. W tym celu można korzystać ze stron internetowych oraz aplikacji mobilnych monitorujących rozbłyski słoneczne.

Dzięki badaniom astronomicznym wiadomo, że zorza polarna występuje również na innych planetach gazowych takich jak Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Szczególnie spektakularne są te widoczne na Jowiszu i Saturnie, które mają potężne pola magnetyczne i gęste atmosfery bogate w wodór. Na Jowiszu zorze są niezwykle intensywne i rozciągają się na szerokie obszary jego biegunów, często zmieniając kształt pod wpływem interakcji z polem magnetycznym planety oraz jej księżycami takimi jak Io.

Saturn również może pochwalić się imponującymi zorzami, które mogą świecić zarówno w świetle widzialnym, jak i ultrafiolecie. Na Uranie zjawisko to jest bardziej nietypowe – jego silnie pochylona oś obrotu sprawia, że zorze pojawiają się w nieregularnych miejscach, co utrudnia ich przewidywanie i badanie.

Najnowszym przełomem w badaniach kosmicznych zórz było odkrycie zorzy polarnej na Neptunie przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). To pierwsza bezpośrednia detekcja tego zjawiska na tej odległej planecie. Badanie, opracowane przez naukowców z Wielkiej Brytanii, Stanów Zjednoczonych i Japonii, zostało opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Nature Astronomy”. Odkrycie to otwiera nowe możliwości w badaniu atmosfery Neptuna i jego interakcji z wiatrem słonecznym, a także pozwala lepiej zrozumieć, jak podobne zjawiska zachodzą na innych planetach.

Obserwacja zorzy polarnej to niezapomniane przeżycie, ale wymaga odpowiedniego przygotowania, zwłaszcza w zakresie odzieży i sposobów radzenia sobie z niskimi temperaturami. Stanie w jednym miejscu przez kilka godzin w ekstremalnych warunkach pogodowych może być wyzwaniem, dlatego warto zadbać o właściwe ubranie, akcesoria oraz techniki pozwalające utrzymać ciepło.

Podstawą ubioru na taką wyprawę jest system warstwowy na tak zwaną cebulkę. Każda warstwa odzieży pełni swoją rolę, a wspólnie tworzą skuteczną ochronę przed zimnem, wilgocią i wiatrem.

• Bielizna termoaktywna – odzież z wełny merynosowej i technicznych tkanin, która skutecznie izoluje ciepło i odprowadza wilgoć.
  
• Warstwa docieplająca – świetnym wyborem są polary i bluzy. Gwarantują one komfort cieplny nawet przy niskich temperaturach.
  
• Kurtka zimowa – modele puchowe z puchem naturalnym bądź syntetycznym.
  
• Obuwie zimowe – konieczne są buty o solidnej izolacji, wodoodporne i dostosowane do śnieżnych warunków.
  
• Czapka i rękawiczki – niezbędne do ochrony przed odmrożeniami.
  
• Grube skarpety – warto postawić na modele z dodatkiem wełny, które zapewnią komfort termiczny stopom.