Zorza polarna, nazywana również światłem polarne, fascynuje ludzkość od niepamiętnych czasów. To zjawisko o misterystycznym charakterze, tworzy na niebie cudowne konstelacje barw, przyciągając miłośników przyrody i turystów na całym świecie. Ale jak właściwie powstaje zorza polarna? Jakie siły rządzą tym zjawiskiem naturalnym? Przeanalizujmy to z bliska.
Proces formowania się zorzy polarnej
Zorza polarna powstaje w wyniku zderzenia naładowanych cząstek z atmosferą Ziemi. Te cząstki, zwane plazmą, są przeważnie wyrzucane przez Słońce podczas burz słonecznych. Kiedy plazma dotrze do Ziemi, bieguny magnetyczne kierują je na bieguny geograficzne naszej planety. Gdy cząstki te zderzają się z gazami atmosferycznymi, powodują ich „ekscytację” – proces, w którym cząstki gazu przechodzą na wyższy poziom energetyczny. Kiedy te cząstki powracają do swojego normalnego stanu, uwalniają energię w postaci światła – tworząc zorzę polarną.
Kolory zorzy polarnej
Kolory rezultujące z tego procesu są zależne od typu gazu, z którym zderzają się cząstki. Najczęstsze są zielone i żółte, które są wynikiem zderzeń z cząstkami tlenu. Występowanie czerwonych kolorów jest rzadsze i pojawia się, gdy cząstki zderzają się z cząstkami azotu na dużych wysokościach. Wreszcie, niebieskie odcienie są rezultatem zderzeń z cząstkami azotu na niskich wysokościach.
Aktywność słoneczna a powstawanie zorzy
Zorzy polarnej nie można by obserwować bez aktywności naszego najbliższego gwiazdy, Słońca. To gigantyczna kula plazmy, emitująca gigantyczne ilości energii, łącznie z plazmą. Ta ciągła emisja plazmy nazywana jest wiatrem słonecznym. Jednak intensywność zorzy zależy od aktywności słonecznej – najbardziej intensywne zorze polarne obserwuje się podczas tzw. burz słonecznych. Wtedy, gdy Słońce emituje ogromne ilości plazmy, tworząc tzw. koronalne wyrzuty masy (CME).
Związek z cyklem słonecznym
Co ciekawe, aktywność słoneczna wpływa na naszą planetę według 11-letniego cyklu, nazywanego cyklem słonecznym. Podczas szczytu cyklu, zwanej maksimum słonecznym, Słońce jest bardziej aktywne i emituje więcej plazmy, co prowadzi do częstych i bardziej intensywnych zorzy polarnej. Natomiast w minimum słonecznym, aktywność Słońca jest na najniższym poziomie, co powoduje, że zorzy polarnej są rzadziej obserwowane.
Związki zorzy polarnej z polem magnetycznym Ziemi
To właśnie pole magnetyczne Ziemi jest odpowiedzialne za skierowanie naładowanych cząstek z wiatru słonecznego ku polarnym rejonach naszej planety. Bez pola magnetycznego, te cząstki rozprzestrzeniłyby się równomiernie na całej powierzchni Ziemi, a zorza polarna nie występowałaby w sposób, w jaki jest to najczęściej obserwowane – jako zjawisko zbiegające się ku biegunom Ziemi.
Pole magnetyczne a widoczność zorzy
Pole magnetyczne odgrywa również zasadniczą rolę w określeniu, gdzie i kiedy zorza polarne będzie widoczna. W zależności od siły pola magnetycznego, naładowane cząstki mogą być skierowane na niższe szerokości geograficzne. Z tego powodu zorza polarna może być widoczna nawet w miejscach, które na ogół nie mają do niej dostępu, takich jak Niemcy, Wielka Brytania czy nawet północne regiony Francji. Jednak najbardziej pewne miejsca do obserwacji zorzy to obszary okołobiegunowe, takie jak Grenlandia, północna Skandynawia czy Kanada.
