Burza magnetyczna kategorii G2-G3 (27-28.05.2017): silna aktywność zórz po bardzo słabym CME - opracowanie wydarzenia

Niedziela 28 maja zapisuje się jako drugi w kolejności z nadzwyczajnych dni w bieżącym 24. cyklu aktywności słonecznej. Tym pierwszym niezmiennie pozostaje i już pozostanie chyba 17 marca 2015 roku, kiedy to ze słabego koronalnego wyrzutu masy po rozbłysku zaledwie klasy C9.1 doszło do ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4 pozostającej do dziś największym wydarzeniem trwającego cyklu. Teraz znów można było się przekonać jak wielką loterią bywa pogoda kosmiczna w naszym najbliższym otoczeniu, którą kształtuje słabnąca z kwartału na kwartał aktywność słoneczna. Za nami najsilniejsza jak dotąd burza magnetyczna 2017 roku, którą poprzedził koronalny wyrzut masy jeszcze o kilka razy bardziej niepozorny od tego z 15 marca 2015, jaki poprzedził wspomnianą burzę kategorii G4. Pora na opracowanie czwartego wystąpienia zórz polarnych nad Polską w tym roku.

Co tu dużo się szczypać i bawić w dyplomację zamiast nazwać rzeczy po imieniu - wydarzenie od którego początek wzięła ta historia było tak nędzne, tak mizerne, tak o kant... potłuc, że nie miało szansy zostać potraktowane poważnie w rozważaniach apropos tak wyraźnego wzrostu aktywności geomagnetycznej. Tymczasem uwolniony we wtorek 23 maja koronalny wyrzut masy (CME) jaki nam w pogodzie kosmicznej zdrowo namieszał, nie był efektem żadnego istotnego wydarzenia na Słońcu - nie doszło przed nim do żadnego, jakiegokolwiek rozbłysku poprzedzającego (co nie jest znowu czymś nowym, wszak zdarzają się erupcje protuberancji uwalniające CME kiedy to też emisja rentgenowska nawet nie drgnie, o ile nie mamy do czynienia z rozbłyskami Hydera), a sam wyrzut był w tym wypadku pomijalny.

Po pierwsze nadzwyczaj niewyraźny, tak subtelny, że trudno dostrzegalny na zdjęciach z koronografów LASCO nawet przy uważnym wpatrywaniu się w obrazy; po drugie tak powolny, że nie można by liczyć na żadne imponujące wzrosty prędkości wiatru słonecznego gdyby on do nas dotarł, a które to mogłyby wspomóc rozwój aktywności geomagnetycznej; po trzecie - jego skierowanie było przeważająco zachodnie (na zachód od linii Słońce-Ziemia, co widać po danych z LASCO), a składowa mogąca zostać wyrzucona w naszym kierunku, zdecydowanie należała do takich, nad którymi wypadałoby przejść jedynie niczym z ziewnięciem znudzonego obserwatora. Po czwarte wreszcie - co jest sumą punktu 2 i 3 - nawet gdyby ten słaby fragment CME miał dotrzeć, to uczyni to po takim czasie, że prędzej zdoła się rozmyć w przestrzeni i stracić resztkę swojego mizernego i tak potencjału, zanim w nas przywali.

I co? Jajco! - odparłoby Słońce gdyby tylko mogło. Minęły trzy doby, a tu ani widu ani słychu po CME - a to już długa wędrówka ku Ziemi jak na możliwości naszej gwiazdy. Pierwsze zmiany, choć jeszcze dalekie od entuzjastycznych, nadeszły dopiero w sobotę, 27 maja około godz. 17:00 CEST. Koronalny wyrzut masy uderzył w ziemskie pole magnetyczne, sonda DSCOVR znajdująca się w punkcie Lagrange'a L1 wykazała momentalny skok wszystkich parametrów wiatru słonecznego będący podręcznikową charakterystyką uderzenia CME, ale uderzenie to było... bardzo słabe. I takie zresztą miało być! Skok prędkości wiatru był wyraźny, ale wciąż pozostawał w przedziale obserwowanym po częstokroć nawet w chwilach dłuższej ciszy w pogodzie kosmicznej - z dotychczasowych 300 km/sek. prędkość podskoczyła do 370-400, a momentami co najwyżej 420 km/sek. (i taka pozostawała do końca późniejszej burzy). Bieda z nędzą zważywszy na fakt, że na ogół wartości spotykane przy burzach kończących się zorzami polarnymi nad Polską rzadko kiedy spadają poniżej 500, a przeważnie plasują się w okolicach 700 km/sek. Skoro wyrzut dotarł do Ziemi dopiero po czterech pełnych dobach od opuszczenia Słońca, mieliśmy czarno na białym potwierdzenie jego śmiesznie słabej prędkości rozpoznanej dzięki kolejnym zdjęciom z korongorafów LASCO. Natężenie pola magnetycznego (Bt) niemal nie drgnęło, plasując się w okolicach 5nT, przy dodatkowo neutralnym i północnym skierowaniu pola (Bz). Uderzenie nadzwyczaj słabe. Ale kolejne elementy już wywoływały zaskoczenie.

Pierwszym była gęstość. Gęstość, sądząc po ledwie dostrzegalnym zarysie koronalnego wyrzutu masy na danych z koronografów powinna być nieznacząca, tymczasem DSCOVR wykazała skok tego parametru z dotychczasowych około 5 protonów/cm³ do 40-50 protonów/cm³, a to już dawało nadzieję na gęste, intensywniejsze zorze o ile aktywność geomagnetyczna zdołałaby się rozwinąć. Niestety przy prawie nie zmienionych cechach Bt i Bz nie można było póki co liczyć, że taki potencjał gęstszego wiatru zostanie gdziekolwiek wykorzystany.

Później jednak przyszła druga zmiana, która mogła obserwatorom otwierać oczy ze zdumienia jeszcze bardziej. Natężenie całkowite (Bt) pola magnetycznego w wyrzucie zaczęło rosnąć i po sześciu godzinach od uderzenia CME przybrało wartość 10, później 15, a jeszcze później (już po świcie 28.05) 22nT. Jednocześnie wraz z wzrostem natężenia zmieniło się skierowanie pola magnetycznego wiatru na południowe. Przez pierwszych sześć godzin od tej pozytywnej zmiany jaka nastąpiła około godz. 23:00 CEST (jeszcze 27 maja) połączenie wspomnianych okoliczności poskutkowało umiarkowaną burzą magnetyczną kategorii G2.

Tuż po nocy z soboty na niedzielę, 28 maja po godz. 05:00 CEST wykorzystany został cały potencjał wyraźnie wzmożonego natężenia pola magnetycznego CME i odchylenie południowe Bz osiągnęło maksymalną możliwą wówczas wartość -22nT. Skutek tej zmiany w ziemskim polu magnetycznym był natychmiastowy - silna burza kategorii G3, po raz pierwszy w 2017 roku i po raz pierwszy od czasu burzy z 25 października 2016 roku. I niestety - maksimum to nadeszło już po szybkim wschodzie Słońca nad Polską. Szkoda, ponieważ warunki pogody kosmicznej jakie zapanowały po godzinie 05:00 CEST przez kolejne trzy godziny dawały jednoznaczną, stuprocentową pewność obecności zorzy polarnej nad szerokościami geograficznymi Polski, choć pozostającymi już poza możliwością obserwacji.

Przez pierwszą połowę niedzieli 28 maja aktywność geomagnetyczna pozostawała korzystnie dla miłośników zórz wzburzona. Po trzygodzinnym epizodzie z silną burzą magnetyczną, burza osłabła do kategorii G2, która jednak wciąż wiązała się z 50-cio procentowym prawdopodobieństwem wystąpienia zórz polarnych nad naszym krajem gdyby tylko taka sytuacja zdołała zostać podtrzymana do późnych godzin wieczornych. Całkowite natężenie pola (Bt) przez cały czas stabilnie, ale na szczęście niespiesznie słabło plasując się w okolicach 15nT o godz. 12:00 CEST, co wiązało się z tempem spadku natężenia na poziomie około 5nT w ciągu dziewięciu godzin. Utrzymanie się takiego tempa malejącego Bt powinno dawać szansę na wciąż obiecujące 10-12nT w godzinach wieczornych nad Polską.

Godziny wieczorne zbliżały się i choć Bt faktycznie słabło bardzo powoli, to niestety skierowanie pola magnetycznego wiatru (Bz) zaczęło zbliżać się ku neutralnemu (o godz. 17:30 CEST już tylko na poziomie -5nT) wywołując dalsze wygasanie aktywności burzy najpierw do słabej kategorii G1, godzinę później w chwilach Bz w okolicach zera do stanu wzburzenia w polu magnetycznym (Kp=4) już poniżej stanu burzy magnetycznej, zaś po 19:00 CEST przeszło wręcz na skierowanie północne ostatecznie wygaszając aktywność geomagnetyczną i przywracając stan spokojnej pogody kosmicznej (Kp=2). Choć potencjał wyrzutu koronalnego wciąż pozostawał wyraźny - po godz. 21:00 CEST Bt w okolicach 17nT za sprawą niewielkiego wzrostu, nie mógł on być wykorzystany przez utrzymujące się północne skierowanie (Bz) pola magnetycznego. Innymi słowy Bz w takiej sytuacji mógłby w optymistycznym scenariuszu przybrać natężenie do -17nT, jako że natężenie całkowite Bt wyznacza maksymalny przedział dodatni/ujemny, w jakim mogą zachodzić wahania Bz, choć zwykle składowa ta plasuje się poniżej granic tego przedziału. Można było więc w drugiej połowie niedzieli już tylko patrzeć jak obiecujące Bt się marnuje przez pechowe przejście Bz na wartości dodatnie i czekać, aż skierowanie to powróci do wartości z godzin przedpołudniowych. Niestety, tym razem już nie powróciło.

Na szczęście, niektórym czytelnikom udało się wykorzystać noc z soboty na niedzielę, kiedy to aktywność geomagnetyczna swoje maksimum miała dopiero przed sobą. Pogoda w całym kraju zgodnie z majową tradycją od długiego już czasu bardzo dopisywała, Księżyc przebywający tuż po nowiu nie utrudniał obserwacji, ale były dwa problemy: po pierwsze nieprzewidziane do tego stopnia zachowanie CME w kontekście wpływu na pogodę kosmiczną skutkowało znacznie słabszą czujnością u osób śledzących temat, po drugie późny zmrok, szybki świt i jasne niebo nawet około godz. 01:00 CEST - wszak burza zaistniała na trzy tygodnie przed szczytem sezonu białych nocy, których skutki w postaci złotej łuny od nieustannie blisko przebywającego pod horyzontem Słońca widać na nadesłanych fotografiach. Jasne i bardzo krótkie noce zdecydowanie nie są tutaj naszym sprzymierzeńcem - w województwach północnych, gdzie zwykle o sukces najłatwiej, niebo jest znacznie bardziej rozświetlone niż w województwach centralnych, które z białymi nocami miały wówczas do czynienia dopiero od kilku dni. Poniżej seria materiałów od czytelników z 27 na 28 maja, za nadesłanie których bardzo dziękuję.

Podsumowując, burza magnetyczna ostatecznie trwała przez 15 godzin, na co złożył się jeden trzygodzinny epizod z silną burzą kategorii G3, trzy epizody z burzą umiarkowaną (G2; 9 godzin) i jeden epizod ze słabą burzą kategorii G1 (trzy godziny). Emisja koronalnego wyrzutu masy wywołującego tę burzę miała miejsce 23 maja o poranku około godz. 08:00 CEST, uderzenie CME przypadło na sobotę 27 maja około godz. 17:00 CEST. Początek burzy magnetycznej nastąpił 27 maja około godz. 23:00 CEST, jej zakończenie z kolei przypadło w niedzielę 28 maja, na okolice godz. 14:00 CEST. Była to pierwsza w 2017 roku burza magnetyczna, która podczas największego wzburzenia pogody kosmicznej osiągnęła kategorię G3, czwarta w tym roku burza, która zakończyła się obecnością zorzy polarnej nad Polską, ale też pierwsza w roku, której przyczyną był koronalny wyrzut masy, a nie dominujące w ostatnich miesiącach strumienie wiatru podwyższonej prędkości uwalniane z często formujących się w fazach spadkowych cykli słonecznych dziur koronalnych. Była to też druga z najsilniejszych zaobserwowanych burz w tym cyklu słonecznym, które poprzedzone były słabymi zjawiskami na Słońcu - liderem w gronie takich zaskakujących wydarzeń pozostaje ciężka burza kategorii G4 z 17 marca 2015 roku.

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