niedziela, 16 października 2016

Umiarkowana burza magnetyczna kategorii G2 (13.10.2016) - zorze polarne po raz 13. w roku nad Polską: opracowanie wydarzenia

13 października przyniósł 13. wystąpienie zorzy polarnej nad Polską w 2016 roku, zaś po około 13 godzinach od korzystnej zmiany we właściwościach wiatru słonecznego napływającego na Ziemię polscy miłośnicy astronomii zaczęli raportować o widoczności subtelnych barwnych smug na północnym niebie, które w nielicznych regionach były w stanie wygrać zarówno z dużym zachmurzeniem jak i Księżycem będącym na trzy doby przed pełnią. Pora na opracowanie kolejnej w tym roku burzy magnetycznej zakończonej obecnością zórz polarnych nad umiarkowanymi szerokościami geograficznymi jak i garść bardzo interesujących statystyk, z którymi chciałbym się przy okazji dzisiejszego tekstu podzielić.



Po raz pierwszy po maksimach 24. cyklu aktywności słonecznej początkowym ogniwem, które doprowadziło do widoczności zórz z naszego kraju nie był ani silny rozbłysk słoneczny, ani dziura koronalna, ani nawet zwykła zmiana w skierowaniu pola magnetycznego wiatru napływającego nieustannie na Ziemię. Tym, co stanowiło początek historii była wcale niewyróżniająca się rozmiarami protuberancja obserwowana przez sondę SDO pod koniec ubiegłego tygodnia w północno-wschodniej części tarczy (animacja nr 1). W ostatnią sobotę 8 października uległa ona erupcji, w wyniku której doszło do uwolnienia koronalnego wyrzutu masy (CME) ze słabo zarysowaną cechą full-halo (uwolniona materia widoczna na pełnych 360 stopniach wokół przysłoniętej tarczy słonecznej), a zatem można było mieć pewność, że wyrzut uwolniony został bezpośrednio w kierunku Ziemi.

Ten mechanizm wywoływania zórz - CME, z pewnością większość czytelników bloga dobrze kojarzy, zwłaszcza z czasów maksimum obecnego cyklu słonecznego, ale do tej pory zawsze wyrzuty koronalne, które przynosiły nam zorze, były następstwem odpowiednio silnych rozbłysków w grupach plam. Tym razem wystarczyło rozerwanie jednej z protuberancji. Pole magnetyczne trzymające słoneczną materię przepływającą w łukowatej strukturze nad powierzchnią gwiazdy uległo destabilizacji, wzniosło się i doprowadziło do rozerwania protuberancji, w efekcie czego większość materii ją tworzącej została uwolniona w przestrzeń. Takie zjawisko nie jest niczym nadzwyczajnym i jest obserwowanym wielokrotnie w różnych etapach cyklu słonecznego, ale bardzo rzadko kończy się doprowadzeniem do rozwoju aktywności geomagnetycznej po szerokości umiarkowane. Los chciał, że teraz do takiego wydarzenia doszło w zaledwie trzy tygodnie po równonocy jesiennej - jednym z dwóch okresów w ciągu roku, kiedy to za sprawą niezbadanego "efektu równonocy" zachodzi często wzmożona aktywność geomagnetyczna nawet przy słabych i pospolitych zjawiskach poprzedzających - a za takie można uznać omawianą erupcję protuberancji. Najbardziej pamiętnym z tego cyklu podobnym wydarzeniem pozostaje jednak ciężka burza magnetyczna kategorii G4 z 17 marca ubiegłego roku, niezmiennie piastująca pozycję lidera w trwającym cyklu słonecznym. Nie wiem jak Wy, ale ja wciąż żywię nadzieję, że ten chylący się ku spadkowi cykl przyniesie w końcu burzę z górnego krańca skali, oczywiście w trakcie sprzyjającej aury nad Polską, przy bezksiężycowej nocy - i jeszcze w weekend żeby tak już ładnie dopełnić to życzenie.

Animacja nr 1: Erupcja protuberancji w północno-wschodniej części tarczy, w godzinach popołudniowych 08.10.2016 r., długość fali 304 angstremy. Credit: SDO Animacja nr 2: W wyniku erupcji protuberancji uwolniony został koronalny wyrzut masy (CME) ze słabo zarysowaną cechą full-halo. Animacja ze zdjęć koronografu LASCO C3 ukazuje ruch CME w pierwszych kilkunastu godzinach po uwolnieniu ze Słońca, interwał pomiędzy klatkami 2 godziny. Jak można zauważyć, wyrzut cechował się bardzo dużym stopniem rozrzedzenia przekładającym się na bardzo słabą jego widoczność, zaś długa obecność w polu widzenia koronografu była jednoznaczna z niewielką prędkością uwolnienia CME w przestrzeń. Credit: SOHO

Podobnie jak w marcu ubiegłego roku, tak i tym razem koronalny wyrzut masy obserwowany na zdjęciach z koronografu LASCO na pokładzie sondy SOHO (animacja nr 2), wyglądał na niezwykle słaby, o wysokim stopniu rozrzedzenia czyniącym go niemalże niewidocznym, a także powolnej prędkości jego uwolnienia rzędu 420 km/sek., co również nie mogło zbytnio podnosić emocji u osób spragnionych zorzy polarnej, jako że normalna prędkość wiatru napływającego na Ziemię nawet w chwilach spokojnej pogody kosmicznej często waha się w okolicach 400 km/sek. Pod tym więc względem można było oczekiwać jedynie drobnego skoku prędkości wiatru po uderzeniu CME lub wręcz niezauważeniu uderzenia za sprawą "wtopienia się" wyrzutu w zwykły wiatr nieustannie na nas napływający.

I tak też się stało. Koronalny wyrzut masy dotarł do Ziemi 12 października około godz. 23:15 CEST, wywołując bardzo nieznaczną zmianę warunków wiatru słonecznego. Skok prędkości z 375 do 400, a momentami 430 km/sek., skok gęstości z 10 do około 20-25 protonów/cm3 i jednocześnie zmiana w skierowaniu pola magnetycznego wiatru (Bz) na północne (+3 do +6nT) , o niewielkim ogólnym natężeniu Bt do 10nT. Zmiana wręcz marginalna. Przez całą noc z 12 na 13 października wpływ wyrzutu koronalnego na pogodę kosmiczną był praktycznie żaden - indeks zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego (Kp) w ujęciu globalnym nie wzrósł powyżej 3, co przy tak słabych okolicznościach z natężeniem i kierunkiem pola magnetycznego wiatru nie jest niczym zaskakującym.

Korzystna zmiana nadeszła około godz. 07:30 CEST, kiedy to natężenie pola magnetycznego uległo zwiększeniu, a jego skierowanie przeszło na południowe - początkowo składowa Bz osiągała wartości około -10nT, ale jak się później okazało był to tylko wstęp do późniejszej, jeszcze większej poprawy sytuacji. Zaistnienie takich warunków poskutkowało momentalnym uruchomieniem aktywności geomagnetycznej, która już około godz. 09:00 CEST kształtowała się na poziomie słabej burzy kategorii G1. Niestety prędkość i gęstość na dotychczasowym - a później wręcz malejącym poziomie, nie mogły napawać szczególnym optymizmem co do intensywności i dynamiki potencjalnych zórz, ale coraz silniejsze natężenie pola magnetycznego i odchylanie składowej Bz ku coraz niższym wartościom są zawsze dobrym zwiastunem dla rozwoju aktywności burzy, wobec czego w godzinach popołudniowych przyszła pora na ogłoszenie gotowości zorzowej. Tylko dzięki wspomnianemu wzrostowi natężenia pola magnetycznego i coraz wyraźniejszym ujemnym wartościom Bz można było oczekiwać zwiększonego zasięgu występowania zjawiska, ale w innej sytuacji przy tak niewielkim wpływie CME na zmianę warunków wiatru, zorze ograniczałyby się co najwyżej do okołobiegunowych szerokości geograficznych.

Owal zorzowy według prognozy modelu OVATION nad półkulą północną w nocy z 13 na 14.10.2016 z godz. 01:30 CEST. Credit: OVATION Owal zorzowy według prognozy modelu OVATION nad półkulą południową w nocy z 13 na 14.10.2016 z godz. 01:30 CEST. Credit: OVATION
Dane nt. wiatru słonecznego zarejestrowane w trakcie oddziaływania CME. Widoczne słabe efekty uderzenia wyrzutu - niewielki wzrost prędkości, drobny skok gęstości wiatru wraz z przejściem skierowania jego pola magnetycznego na północne. Dopiero nad ranem 13.10 zaczęła się rysować coraz korzystniejsza z każdą godziną zmiana skierowania Bz na południowe, co nie tylko podtrzymało aktywność geomagnetyczną przez kolejną dobę, ale doprowadziło też do jej wzrostu za sprawą silniejszego natężenia pola magnetycznego, w maksimum odchylenie Bz ku południu dochodziło do -22nT. co w połączeniu z nieznaczną prędkością i gęstością zaowocowało umiarkowaną burzą magnetyczną kategorii G2. Credit: DSCOVR Dane nt. wiatru słonecznego zarejestrowane w trakcie oddziaływania CME. Z uwagi na niezmiennie niską gęstość i prędkość wiatru, zorze polarne nad umiarkowanymi szerokościami geograficznymi widoczne były w subtelnej krasie. Ich dostrzegalność z Polski jest efektem głównie korzystnej zmiany w skierowaniu pola magnetycznego wiatru słonecznego i dość silnemu natężeniu - bez tego elementu jest pewnym, że przy tak słabych warunkach wiatru zasięg występowania zórz polarnych ograniczyłby się do szerokości okołobiegunowych. Zmiana skierowania Bz na północne równoznaczna w wygaszeniem aktywności geomagnetycznej nastąpiła nad ranem 14.10 po blisko 30 godzinach od stabilnego przejścia na korzystne skierowanie południowe. Credit: DSCOVR

W przeciwieństwie do poprzedniej sytuacji z końca września, tym razem gotowość zamieniła się w główny alarm zorzowy, wraz z potwierdzeniem widoczności zorzy polarnej na polskim niebie. Zjawisko było obserwowane między innymi pomiędzy godz. 18:00 i 18:40, 19:50 i 20:40 oraz 21:00 a 22:30 CEST, gdy składowa Bz osiągała w najlepszym razie nawet -22nT, co w razie wyższej prędkości wiatru słonecznego bez trudu obrodziłoby silną burzą magnetyczną kategorii G3 - niestety zarówno prędkość jak i gęstość wiatru ulegały obniżaniu z i tak niewysokich poziomów pozwalając na wzrost siły burzy do jedynie umiarkowanej kategorii G2, wobec czego intensywność zjawiska z perspektywy Polski nie była porywająca. Z drugiej jednak strony okazała się ona wystarczająca na tyle, że zorze były gdzieniegdzie w stanie pokonać zarówno zachmurzenie, które odpuszczało począwszy od Polski północno-wschodniej, jak i znaczne rozświetlenie nieba za sprawą obecności Księżyca będącego na zaledwie trzy doby przed październikową pełnią. Tam jednak, gdzie zachmurzenie odpuszczało w największym stopniu, często utrzymywało się delikatne zamglenie lub resztki chmur piętra wysokiego, które w połączeniu z wysokim blaskiem Srebrnego Globu drastycznie zwiększającym efekt zaświetlenia, skutecznie pogarszały widoczność nieba i samej zorzy. Najwyraźniejszą jej strukturą przy okazji tego wystąpienia okazał się zielonkawy wał rozciągający się tuż nad północnym horyzontem; w mniejszym stopniu zaś widywane były sporadycznie barwy purpury powyżej wału zorzy. Na podstawie relacji można napisać, że ruch i dynamika zjawiska w czasie bezpośredniej obserwacji była bardzo niewielka, a widoczność barw w znacznej większości przypadków wysoce utrudniona. Z uwagi na zachmurzenie w miejscach częściowo rozpogodzonych, trudne było także zauważenie granic zorzy - ich identyfikację umożliwiała głównie delikatnie zielona barwa, przebijająca się niekiedy zza zachmurzenia nad samym horyzontem. Ostatnie chwile z obserwowaną z Polski zorzą polarną wystąpiły około godz. 02:30 CEST. Poniżej seria materiałów zebranych przez Czytelników, za nadesłanie których bardzo dziękuję. Informacje o autorstwie i lokalizacji po najechaniu kursorem na miniaturkę.

Zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Pierwoszyno, pomorskie. Autor: Marek Stan Zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Pierwoszyno, pomorskie. Autor: Marek Stan Zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Pierwoszyno, pomorskie. Autor: Marek Stan Zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Pierwoszyno, pomorskie. Autor: Marek Stan
Subtelna zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Nowogród, podlaskie. Autor: Karol Babiel Subtelna zorza polarna sfotografowana 14.10.2016. Peryferie Poznania-Morasko, wielkopolskie. Autor: Leszek Bartczak Subtelna zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Żelistrzewo, pomorskie. Autor: Maciej Wesserling Subtelna zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Żelistrzewo, pomorskie. Autor: Maciej Wesserling
Subtelna zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Chełm, podlaskie. Autor: Kamil Kurus Subtelna zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Ełk, warmińsko-mazurskie. Autor: Tomasz Omilian Subtelna zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Wschód mazowieckiego. Autor: Milada Muszyńska Subtelna zorza polarna sfotografowana 13.10.2016. Okolice Kraśnika, lubelskie. Autor: Jan Jakóbczak 
Zorza polarna sfotografowana 13.10.2016 r. Autor: Kajetan Ciesielski Zorza polarna sfotografowana 13.10.2016 r. Autor: Kajetan Ciesielski Zorza polarna sfotografowana 13.10.2016 r. Autor: Kajetan Ciesielski Time-lapse - Zorza polarna sfotografowana 13.10.2016 r. Zapis klatek od ok. godz. 18:30 do 21:00 CEST. Autor: Kajetan Ciesielski

Globalny indeks Kp za okres 12-14.10.2016. W sumie zaobserwowanych zostało 7 epizodów z burzą magnetyczną - po 3 z umiarkowaną kategorii G2 i 4 ze słabą kategorii G1. Credit: SWPC
Korzystna sytuacja z wyraźnie odchylonym ku południu skierowaniem pola magnetycznego wiatru słonecznego utrzymywała się jeszcze do godz. 01:00 CEST (już 14.10), jednak w tym okresie natężenie pola zaczęło słabnąć, a składowa Bz z długo już nieobserwowanych korzystnych wartości poniżej -20nT zaczęła powracać do częściej widzianych poziomów rzędu -5 do -10nT, co było równoznacznym z powolnym, acz systematycznym wygaszaniem aktywności burzy, która nad ranem obejmowała już tylko wysokie szerokości geograficzne. Ostatecznie zakończyła się ona w piątkowy poranek około godz. 10:00 CEST wraz z przejściem skierowania Bz na północne i takim już pozostającym w kolejnych godzinach. W sumie zaobserwowaliśmy 7 3-godzinnych epizodów z burzową pogodą kosmiczną w ujęciu globalnym, na co złożyło się 9 godzin z umiarkowaną burzą magnetyczną kategorii G2 i 11 godzin ze słabą burza kategorii G1.

Była to pierwsza zakończona zorzami polarnymi nad Polska burza od czasu ostatniej z 1-3 września i jednocześnie trzynasta w ciągu roku. Przytoczę teraz jeszcze po zdaniu z dwóch opracowań: z początku maja, kiedy to tuż przed tranzytem Merkurego, w dosłownie ostatnią noc go poprzedzającą Polacy cieszyli się z ósmego wystąpienia zorzy polarnej nad naszym krajem jak i opracowania z początku września:

"(...) Z dotychczasową częstotliwością nie zdziwię się, jeśli ten rok przyniesie dwa razy więcej względem roku 2015 - czytaj aż 14 (jeśli nie więcej) burz magnetycznych zakończonych z zorzami nad naszym krajem, choć liczba taka może pozornie wydawać się mocno na wyrost."

Te słowa jeszcze się nie sprawdziły, ale teraz po ostatniej burzy robi się bardzo emocjonująco w temacie statystyk: od końca roku dzieli nas dokładnie dwa i pół miesiąca. Najdłuższy w tym roku odstęp pomiędzy jednym a drugim wystąpieniem zorzy polarnej nad Polską wynosił nieco poniżej dwóch miesięcy w związku ze szczytem sezonu białych nocy - od 5 czerwca (9. wystąpienie) do 2 sierpnia (10. wystąpienie ujęte jako pierwsze w poprzednim tekście zbiorczym). Jeśli jednak chodzi o największy odstęp w trakcie nocy astronomicznych, mieliśmy dwa około półtoramiesięczne skoki: od 1 stycznia do 16 lutego i własnie teraz od 3 września do 13 października. Obojętnie jak na to nie patrzeć, nawet z ujęciem białych nocy nie było jeszcze w tym roku okresu długości dwóch i pół miesiąca, który nie przyniósłby tego ulotnego zjawiska nad nasz kraj. Oczywiście zawsze może być ten pierwszy raz, wszak to tylko cyferki, ale przyznam szczerze, że nie sądzę aby na tych trzynastu występach polskiej zorzy polarnej miało się w tym roku zakończyć.

Na początku września zaś pisałem, że "(...) Wystąpienie po raz trzynasty tego zjawiska na polskim niebie w tym czy kolejnym miesiącu jest, rzekłbym, co najmniej wysoce prawdopodobne." Było to mocno ugruntowane świadomością, że wchodzimy w okres bliski równonocy, a wydarzenie z 13 października zdecydowanie jest tego odzwierciedleniem. Przed nami pół października, który już zapisał się jako miesiąc z obecnością zórz nad szerokościami umiarkowanymi (jak dotąd tylko lipiec pozostaje miesiącem bez polskiej zorzy); listopad, który w ostatnich latach nie był w tym względzie owocny, na dodatek przeważnie jest miesiącem bardzo pochmurnym, no i grudzień, który poprzednio przyniósł dwie burze magnetyczne zakończone zorzami nad Polską. Ewentualna kolejna ich obecność będzie jednoznaczna z osiągnięciem przez 2016 rok dwukrotnie lepszego rezultatu wobec roku poprzedniego, którym i tak w temacie pogody kosmicznej bardzo się zachwycaliśmy. Skoro tak, to cóż: nie ma na co czekać - do dzieła, Gwiazdo Dzienna!


Autorski komentarz do bieżącej aktywności słonecznej - podstrona Solar Update
Warunki aktywności słonecznej i zórz polarnych na żywo - podstrona Pogoda kosmiczna

Bądź na bieżąco ze zjawiskami astronomicznymi i zapleczem amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku lub GooglePlus.

1 komentarz:

  1. Super, że prowadzisz ten blog. Dzięki za mega dużo ciekawostek!

    OdpowiedzUsuń

Zainteresował Ciebie wpis? Masz własne spostrzeżenia? Chcesz dołączyć do dyskusji lub rozpocząć nową? Śmiało! :-)
Jak możesz zostawić komentarz? - Instrukcja
Pamiętaj o Polityce komentarzy

W komentarzach możesz stosować podstawowe tagi HTML w znacznikach <> jak b, i, a href="link"