czwartek, 7 czerwca 2018

Napływ CHHSS z 01-05.06.2018: idealny przykład do zapamiętania, że prędkość wiatru słonecznego to parametr niskiej wagi

W pierwszych kilku dniach czerwca na Ziemię napływał kolejny strumień wiatru słonecznego podwyższonej prędkości (CHHSS) uwalniany z dziury koronalnej, która obecnie zeszła już z tarczy, ale z którą mieliśmy do czynienia także podczas rekordowo długiej Majówki. W ostatnich dniach wiatr słoneczny napływający na Ziemię osiągał najwyższe wartości od początku tego roku, dochodzące momentami do 800 km/sek. Podczas Majówki struktura ta wyemitowała ku Ziemi pierwszy CHHSS, który w najkorzystniejszym dla obserwatorów momencie wywołał umiarkowaną burzę magnetyczną kategorii G2, wzbogaconą jeszcze kilkoma godzinami słabej burzy magnetycznej kategorii G1.

Jak wielu czytelników zapewne pamięta, pierwszy napływ strumienia podczas wspomnianej burzy magnetycznej sprawił, że zorze polarne w subtelnym wydaniu zatańczyły nad umiarkowanymi szerokościami geograficznymi, w tym nad Polską. Wystąpienie nad naszym krajem tego zjawiska miało nawet charakter podwójny, ponieważ po pierwszej nocy (z 5 na 6 maja) już kolejna (z 6 na 7 maja) przyniosła na nowo widoczność zorzy przy wciąż trwającym napływie CHHSS. Opracowanie wspomnianego wydarzenia zawarłem ➨ w tym tekście.

Ponieważ dziura koronalna schodząc z tarczy u kresu pierwszego tygodnia maja nie wykazywała oznak zaniku, istniało wysokie prawdopodobieństwo, że przetrwa ona dwutygodniową wędrówkę po niedostrzegalnej z perspektywy Ziemi półkuli słonecznej i za sprawą ruchu obrotowego Słońca wyłoni się na nowo zza wschodniej krawędzi tarczy u kresu maja. Tak też się stało i w ostatnich dniach poprzedniego miesiąca po raz drugi mogliśmy obserwować tę strukturę, dzięki zdjęciom z Solar Dynamics Observatory w - zwłaszcza dzięki pasmu w długości fali 211 angstremów. W pewnym stopniu uległa ona przeobrażeniu zanikając ze swojej zachodniej strony i otwierając ku nieco bardziej południowym szerokościom heliograficznym w porównaniu do poprzedniego przejścia przez tarczę, ale nadal posiadała korzystną pozycję dla wywoływania efektów geomagnetycznych. Powrót dziury koronalnej był równoznaczny z nadciągającym ku Ziemi nowym strumieniem wiatru słonecznego podwyższonej prędkości w momencie, gdy znajdzie się ona bliżej centrum tarczy, a więc napływ powinien wystąpić w pierwszym tygodniu czerwca.

Niestety część źródeł powrót tej dziury koronalnej potraktowała jako gwarancję ponownie wyraźnej aktywności geomagnetycznej uznając, że skoro mamy do czynienia z tym samym źródłem wiatru słonecznego, które przed miesiącem przyniosło nam nawet umiarkowaną burzę magnetyczną kategorii G2, to równie korzystnie sytuacja z pewnością rozwinie się i tym razem podczas drugiego napływu CHHSS. Napisałem "niestety" na początku zdania, ponieważ wielu spragnionych zórz amatorów mogło poczuć oczywisty zawód widząc rozwój sytuacji w pierwszych dniach czerwca po uprzednim przeczytaniu takich optymistycznych zapowiedzi, a gdyby nawet nie czytając ich to choćby pamiętając co zapewniła nam ta dziura koronalna u kresu Majówki.

Takich przykładów, jak zakończony napływ CHHSS nie brakuje, ale skoro ten jest najnowszym, w dodatku przynoszącym warunki wiatru pozwalające w najbardziej namacalny od długiego czasu sposób przekonać się o prostej prawdzie zawartej w tytule wpisu, to zamieszczam ten tekst celem zapamiętania zwłaszcza dla osób zawiedzionych przebiegiem wydarzeń z początku tego miesiąca.

Dziura koronalna - zdjęcie z 29 maja 2018 rok, w dlugości fali 211 angstremów. Widoczne przeobrażenia struktury w porównaniu do poprzedniego przejścia przez tarczę, na czele z zanikiem zachodnich obszarów na rzecz przesunięcia się całości ku bardziej południowym szerokościom heliograficznym. Strumień wiatru słonecznego podwyższonej prędkości uwalniany przez tę dziurę koronalną potrzebował około 3 dni dla osiągnięcia Ziemi. Credit: SDO

Drugi napływ CHHSS rozpoczął się o poranku 1 czerwca. Zmiana warunków wiatru słonecznego była nie tylko podręcznikowa dla rozpoczynających się napływów takich strumieni, ale też bardzo wyraźna co jeszcze bardziej mogło upewniać mniej zorientowanych w temacie osób do szykującego się korzystnego rozwoju sytuacji, zwłaszcza przy weekendzie i utrzymującej się idealnej pogodzie sprzyjającej obserwacjom. Tak jak przed napływem strumienia prędkość wiatru nieustannie napływającego na Ziemię wynosiła około 380 km/sek., tak wraz z pierwszymi godzinami zetknięcia z CHHSS wzrosła do ponad 700 km/sek. przy jednocześnie spadku gęstości do około 10 protonów/cm3 uprzednio zwiększonej krótkotrwale do 50-60 protonów/cm3. Zmiana całkowitego natężenia pola magnetycznego (Bt) w napływającym strumieniu była niewielka, z 4 do 7nT, przy dominacji korzystnego skierowania pola magnetycznego (Bz) ale także o niewielkich wartościach do -5, -6nT. Przy takiej sytuacji zdołała się rozwinąć słaba burza magnetyczna kategorii G1, która utrzymała się przez jeden epizod pomiędzy kolejnymi aktualizacjami globalnego indeksu Kp, a więc trzy godziny i zachodziła pomiędzy godz. 14:00 a 17:00 CEST.

Globalny indeks Kp za okres napływu CHHSS. Widoczny zaledwie jeden epizod ze słabą burzą magnetyczną kategorii G1 i późniejszą dominację braku aktywności geomagnetycznej mimo wysokiej prędkości wiatru słonecznego napływającego wówczas na Ziemię. Credit: SWPC

W tym czasie do słabego rozwoju aktywności zórz polarnych doszło głównie w strefie okołobiegunowej, jednak ich widoczność w pobliżu bieguna północnego była uniemożliwiona poprzez trwający dzień polarny i zbliżający się szczyt białych nocy. Dla nas były to godziny popołudniowe i jedyne czego można było oczekiwać, to aby burza zdołała chociaż utrzymać taką aktywność do bardzo późnych już godzin wieczornych dla uzyskania choćby niewielkich szans na powodzenie obserwacji. Niekiedy w ten sposób udawało nam się wyczekać i załapać na aktywność zórz polarnych podczas korzystnych dla Polski godzin, a niekiedy burza wytracała aktywność przed nadejściem zmroku. Dziś w drodze wyjątku i żeby uczulić na pewne niuanse powstało to opracowanie mimo, że mamy do czynienia z tym drugim przypadkiem.

Już od godziny 17:00 CEST 1 czerwca stan burzy nie zachodził i o ile dla osób potrafiących korzystać z bieżąco napływających danych z DSCOVR nie było to zaskoczeniem, o tyle dla reszty mogło wydawać się dziwnym, że przy utrzymującej się wysokiej prędkości wiatru nie zachodzi nawet słaba burza, a aktywność geomagnetyczna jest praktycznie wygaszona - nie licząc czterech epizodów z aktywnością pomiędzy stanem ciszy a burzy (Kp=4) - patrz wykresy słupkowe powyżej. W jeszcze większe zadziwienie wprawić mógł 3 czerwca będący trzecim dniem napływu strumienia. Przechodziliśmy wówczas przez fragment CHHSS charakteryzujący się prędkością jeszcze wyższą od tej obserwowanej w pierwszej dobie, dochodzącą do 750, a momentami zbliżającą się do 800 km/sek. Takich prędkości wiatru słonecznego nacierającego na Ziemię jeszcze w tym roku nie doświadczyliśmy, tymczasem na mailu czy ➨ face buku dostaję wówczas pytania spod znaku "jak żyć, panie premierze, jak żyć" - wszak wiatr w pełni wyczerpuje przecież nazwę zjawiska, z którego pochodzi - jest w stu procentach strumieniem podwyższonej prędkości - a tu słupki indeksu Kp aktualizacja za aktualizacją zielone, z wartościami od 1 do 3, czyli cały czas mieszczące się w stanie ciszy.

Prawie do końca czwartej doby napływu prędkość wiatru napływającego na Ziemię utrzymywała się w wyraźnie podwyższonych wartościach (rzędu 650-700 km/sek.) względem tych obserwowanych podczas spokojnej pogody kosmicznej, dopiero 5 czerwca zaczęła szybko maleć poniżej 450 km/sek. dając do zrozumienia, że kończy się napływ tego strumienia. W nocy z 5 na 6 czerwca ostatecznie z niego wyszliśmy.

Kilka dni wyraźnie wzmożonej prędkości wiatru słonecznego w okolicach Ziemi przyniosło ostatecznie jeden trzygodzinny epizod ze słabą burzą magnetyczną kategorii G1 w pierwsze czerwcowe popołudnie i ani minuty burzy więcej. Szok, nowość i kompletne zaskoczenie? Jak najbardziej... nie!

Pomimo, że źródłem strumienia była ta sama dziura koronalna, która w Majówkę zapewniła Polakom zorzowe emocje noc za nocą, tym razem nie mogło dojść do korzystniejszego rozwoju sytuacji z powodu dwóch elementów zazwyczaj pomijanych w hurra-optymistycznych zapowiedziach w różnych źródłach, no ale za to nie brakuje w nich zwykle gromko podkreślanych wysokich prędkości wiatru, bo mogą robić wrażenie, gdy człowiek spróbuje je sobie uzmysłowić. I tu leży sedno problemu, zawarte w tytule wpisu.

Dane nt. wiatru słonecznego z DSCOVR w trzeciej dobie napływu CHHSS przy wzroście prędkości wiatru do ponad 750 km/sek. W aktywności geomagnetycznej cisza i spokój, za sprawą śladowego natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego (Bt - krzywa biała) i skierowania bliskiego neutralnemu (Bz - krzywa czerwona). W takiej sytuacji nawet dwukrotnie wyższa prędkość wiatru pozostawałaby bez znaczenia dla wzburzania pogody kosmicznej. Credit: SWPCDane nt. wiatru słonecznego z DSCOVR w ostatniej dobie napływu CHHSS - widoczny powrót do standardowych wartości prędkości wiatru poniżej 450 km/sek., przy niemal zerowym Bt i Bz skutkującym nieustannie stanem ciszy w ziemskim polu magnetycznym. Credit: SWPC

Przez cały czas trwania napływu - nawet podczas wspomnianego pojedynczego epizodu z burzą magnetyczną - główna składowa wiatru decydująca w pierwszej kolejności o potencjale danego strumienia (czy CME) do wpływu na aktywność geomagnetyczną - a wiec ➨ całkowite natężenie pola magnetycznego wiatru słonecznego (Bt) utrzymywała się na niskich wartościach poniżej 8nT. W pierwszym komentarzu ➨ Solar Update na czerwiec wspominałem przy bieżącym nakreślaniu sytuacji, że z takim Bt możliwe będą okresy ze słabą burzą, ale i niewiele więcej, bo to wartości często towarzyszące nam na co dzień, w chwilach standardowego napływu wiatru słonecznego zachodzącego nieustannie. W połączeniu z prędkością wiatru powyżej 700 km/sek. wystarcza takie natężenie dla wywołania słabej burzy, o ile skierowanie pola magnetycznego wykorzystuje ten niewielki potencjał będąc przeważająco południowe, ale braku zainicjowania aktywniejszej burzy nie można się tutaj dziwić.

Przez cały czas trwania napływu CHHSS można było się przekonać, że mamy do czynienia ze strumieniem o prawie zerowym potencjale do wzburzania pogody kosmicznej i nawet przewaga korzystnego skierowania Bz nie mogła mieć tu istotnego znaczenia. Całkowite natężenie pola magnetycznego w drugim napływie tego strumienia kształtowało się w nadzwyczaj niskich wartościach 3-5nT (!) i to nawet wówczas, gdy w trzeciej dobie napływu weszliśmy we fragment strumienia, w którym prędkość wiatru przekraczała 750 km/sek. Przy tak słabym natężeniu Bt nie ma znaczenia pożądane przez nas południowe skierowanie Bz, bo Bt jako kluczowa składowa wyznacza potencjał i zakres możliwych wahań skierowania pola magnetycznego wiatru słonecznego. Przykładowo w tym wypadku, gdy Bt wynosiło 4nT, to skierowanie Bz mogłoby losowo zmieniać się w zakresie od (północnego) +4 do (południowego) -4nT i nie bardziej. Nie można oczekiwać ot tak gwałtownych i wyraźnych skoków Bz uruchamiających wysoką aktywność burzy magnetycznej, jeżeli Bt posiada w ogólnym rozrachunku niewielkie natężenie - nie bez powodu na bieżąco napływających danych ➨ z DSCOVR na temat wiatru słonecznego składowa Bt jest pierwszym od góry elementem wiatru.

Dlatego też na początku czerwca widząc dzień za dniem, jak Bt nie wykazuje żadnych wahań, a na dodatek sukcesywnie zbliża się ku zeru, nie można było się dziwić, że aktywność geomagnetyczna nie wzrasta - pomimo najwyższych w tym roku prędkości wiatru napływającego na Ziemię. Warto tu zauważyć na podstawie dawnych burz magnetycznych, że wszelkie wyraźne południowe skoki Bz ku ujemnym wartościom, które wręcz uwielbiamy z perspektywy wzburzania aktywności zórz polarnych, były możliwe tylko przy jednoczesnych gwałtownych nasileniach natężenia całkowitego Bt - idealny przykład to choćby ostatnia ➨ ciężka burza magnetyczna kategorii G4 z 8-9 września ub.r.

Nie bez kozery zawarłem też fragment poświęcony natężeniu i skierowaniu pola magnetycznego wiatru słonecznego na samej górze w osobnym ➨ opracowaniu najczęstszych błędów popełnianych przez nowicjuszy podczas oczekiwania na zorze polarne. Tym, którzy w pierwszych dniach czerwca poczuli zawód i zaskoczenie, zachęcam do przeczytania choćby pierwszego rozdziału tego opracowania - są tam odnośniki do dawnych silniejszych burz, które potrafiły zachodzić przy wietrze o połowę wolniejszym! Nie kierujmy się najczęściej akcentowaną w różnych źródłach prędkością wiatru słonecznego, bo w takim kontekście jest to element jedynie podnoszący atrakcyjność wiadomości, zwłaszcza dla osób, które nie przyjmują tych liczb na sucho próbując je zrozumieć (bo warto!), ale pamiętajmy, że to parametr zdecydowanie niższej rangi w porównaniu do kluczowych cech pola magnetycznego: natężenia całkowitego i skierowania. A kluczowe te zmieniają się losowo w kompletnie nieprzewidywalny sposób, nawet jeżeli nowy strumień wiatru napływającego na Ziemię pochodzić będzie z tego samego źródła co poprzednim razem zakończonym korzystnie dla obserwatorów, w tym wypadku z tej samej dziury koronalnej. Każdy strumień CHHSS, każdy koronalny wyrzut masy, każdy napływ innych porcji wiatru słonecznego traktować należy jako osobny przypadek, a monitorując bieżąco spływające dane, nie łudźmy się obiecującymi wartościami prędkości wiatru, jeżeli będziemy jednocześnie widzieć słabe wartości cech pola magnetycznego. W takim przypadku od razu będziemy mogli mieć pewność, że mimo wysokiej prędkości, potencjał wiatru do wzburzania aktywności geomagnetycznej jest śladowy, a dzięki temu późniejsze niezadowolenia z powodu pesymistycznego rozwoju wydarzeń nie będą musiały być przeżywane na nowo.


Autorski komentarz do bieżącej aktywności słonecznej - podstrona ➨ Solar Upate
Warunki aktywności słonecznej i geomagnetycznej na żywo wraz z objaśnieniami nt. interpretacji danych - podstrona ➨ Pogoda kosmiczna.

  f   Bądź na bieżąco z tekstami, zjawiskami astronomicznymi i wszystkim co ważne dla amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku lub GooglePlus.

Brak komentarzy:

Publikowanie komentarza

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"