Ciężka burza magnetyczna kategorii G4 (23-24.03.2023): zorze polarne po Florydę (+29°N!) - opracowanie wydarzenia

Ciężką artylerię Słońce wytoczyło ziemskiej magnetosferze. Na szczęście nauczeni doświadczeniem z minionego cyklu nie musieliśmy tym razem odczuwać takiego zaskoczenia, co w marcu 2015 roku, choć tym razem znacznie trudniej było pod względem zachmurzenia. W konsekwencji ogłoszona wcześniej gotowość zorzowa i tak przez wielu nie mogła zostać spożytkowana, bo aura ziemska uniemożliwiła w sporej części kraju nocne obserwacje. To już jednak za nami i nie ma co płakać tym, którym się nie powiodło, bo to wciąż dopiero pierwsze poważniejsze kroki Dziennej Gwiazdy w drodze do Słonecznego Maksimum. Za nami pierwsza w 25. cyklu aktywności słonecznej ciężka burza magnetyczna kategorii G4 i jednocześnie pierwsza o takiej aktywności od blisko sześciu lat. Ostatnim razem, gdy aktywność burzy magnetycznej osiągała prawie najwyższy poziom w skali cieszyliśmy się we wrześniu 2017 roku. Gdy w noc z 7 na 8 września 2017 roku Ziemia przyjęła uderzenie koronalnego wyrzutu masy z rozbłysku klasy X9.3 na ponad 9 godzin aktywność geomagnetyczna rozszalała się tak, jak w trzeciej dekadzie marca br., przynosząc zorze polarne nie tylko nad Polskę, ale liczne regiony położone na niskich już szerokościach geograficznych.

Tamto wydarzenie trwało w swoim maksimum zauważalnie dłużej, niż dziś podsumowywane, ale jest tym razem pewna różnica, która może nas nastrajać bardzo optymistycznie - burza magnetyczna kategorii G4 z września 2017 była ostatnim tak solidnym wydarzeniem z zakresu pogody kosmicznej przed długo ciągnącymi się latami najgłębszego od ponad 100 lat Słonecznego Minimum, w które wówczas wchodziliśmy. Tym razem stoimy w młodym jeszcze punkcie fazy rozwojowej następnego już 25. cyklu aktywności słonecznej, a więc patrząc na zdolności naszej Dziennej Gwiazdy okazywane na aż ~2-3 lata przed Słonecznym Maksimum - nic tylko zacierać ręce na połowę dekady. Ręce - i przede wszystkim aparaty, wszak żadnych drogich montaży i teleskopów w tym temacie nie potrzebujmy.

Bardziej niż trudno dostępnej amatorom ultra-drogiej optyki potrzeba nam tutaj zwykłego aparatu zdolnego czynić kilkunastosekudnowe ekspozycje, dobrej lokalizacji, ale przede wszystkim szczęścia - zarówno w warunkach pogody ziemskiej, jak i kosmicznej. Choć ta druga jest zawsze loterią o niebo trudniejszą w prognozowaniu od tej pierwszej, to właśnie ta pierwsza spłatała tym razem najwięcej figli obserwatorom, przynosząc losowo udzielane rozpogodzenia w znacznie bardziej dynamicznej i niejednoznacznej sytuacji synoptycznej, podczas gdy pogoda kosmiczna współpracowała tak stabilnie jak rzadko kiedy, w najbardziej wymarzonym wydaniu, jakiego spragnieni zórz polarnych miłośnicy mogli oczekiwać.

O tym, że może nas czekać wznowienie zorzowych emocji było jasne od 20 marca, choć mało kto mógł się spodziewać, że artyleria wytoczona przez Słońce ziemskiej magnetosferze okaże się tak ciężka. Tego dnia w północno-wschodniej krawędzi tarczy Słońca doszło do erupcji protuberancji, której towarzyszył koronalny wyrzut masy (CME). Nie był on dość rozległy, co więcej z uwagi na pozycję protuberancji jego większość została wyrzucona wyraźnie na północ i wschód od linii Słońce-Ziemia. Mimo to pewna jego część posiadała skierowanie ku Ziemi w postaci skrajnie bocznej składowej, której dotarcie do naszej planety model ISWA przewidywał na czwartek 23 marca około godz. 18 UTC/19 CET. Jednocześnie tego dnia prócz wspomnianej erupcji centralne pozycje na tarczy osiągnęła bardzo szerokiej rozpiętości dziura koronalna będąca źródłem nieustannie uwalnianego w przestrzeń strumienia wiatru wysokiej prędkości (CHHSS), którego dotarcie powinno nastąpić po około 3-4 dniach wędrówki ku Ziemi. Struktura ta była silnie wysunięta ku wysokim szerokościom heliograficznym na południowej półkuli Słońca, co skutkowało tym, że znaczna większość strumienia także jak CME ominie Ziemię, podczas gdy nasza planeta będzie mogła liczyć jedynie na częściową emisję wiatru.

Po lewej: koronalny wyrzut masy uwolniony 20 marca w efekcie erupcji protuberancji w północno-wschodniej części tarczy - ze spodziewanym uderzeniem w Ziemię bocznego fragmentu CME 23 marca około 19:00 CET. Credit: LASCO C2. Po prawej: dziura koronalna osiągająca 21 marca centralne położenie na tarczy słonecznej, z dużym wysunięciem ku południowym wysokim szerokościom heliograficznym, ale też częściową emisją strumienia CHHSS ku Ziemi, ze spodziewanym dotarciem 24 marca +/- 1 doba. Długość fali 211 angstremów. Credit: SDO

Po dwóch kolejnych dniach w związku ze spodziewanym dotarciem strumienia CHHSS i możliwością częściowego wpływu poniedziałkowego CME na Ziemię, SWPC wystosowała prognozę umiarkowanej burzy magnetycznej kategorii G2 na piątek 24 marca. Podsumowanie prognozy z 22 marca wiązało się zatem z ogłoszeniem na witrynie stanu gotowości zorzowej. Nie zawsze taki stan ma okazję "awansować" w alarm, wszak umiarkowana burza to jeszcze za mało by mówić o gwarancji wystąpienia zórz polarnych nad Polską, jednak często bywa ona wystarczająca. Tym częściej, im bliżej którejś z dwóch równonocy ma ona miejsce, a spodziewany napływ CHHSS i muśnięcie Ziemi skrajnym fragmentem CME spodziewane było zaledwie 4 doby po równonocy wiosennej i to w warunkach bezksiężycowej jeszcze nocy.

Jakże miłym zaskoczeniem okazał się dla obserwatorów czwartek, 23 marca. Sytuacja w aktywności geomagnetycznej zaczęła zmieniać się nie tylko szybciej wobec prognozy, ale także znacznie korzystniej. Już od godz. 15:50 CET rozpoczęła się silna burza magnetyczna kategorii G3 zapewniająca już zorze polarne nad umiarkowanymi szerokościami geograficznymi, w tym Polską. Nadeszła pora na pierwszy po niespełna miesięcznej przerwie alarm zorzowy, jednak na wykorzystanie panującej sytuacji nie było możliwości - do zachodu Słońca bowiem wciąż pozostawały około dwie godziny. Sytuację pogarszał fakt dominującego nad Polską zachmurzenia, które jeszcze tej nadchodzącej nocy miało spowijać większość regionów, jedynie na niewielką skalę ulegając rozpraszaniu w przerwach między kolejnymi opadami deszczu.

Zmiana warunków wiatru słonecznego, który nagle wywołał wzrost aktywności geomagnetycznej do stanu silnej burzy nie wskazywała ani na podręcznikowe dotarcie strumienia wiatru słonecznego z dziury koronalnej, ani na typowy przykład uderzenia koronalnego wyrzutu masy (CME). Czas wzrostu aktywności geomagnetycznej pokrywał się jednak mniej więcej z czasem spodziewanego przez model ISWA dotarcia do Ziemi bocznego fragmentu CME z poniedziałkowej erupcji protuberancji (minus 3 godziny), a cechy wiatru słonecznego zdecydowanie bardziej faworyzują założenie, że to właśnie wyrzut koronalny odpowiadał za tak solidne wzburzenie pogody kosmicznej. Trudno bowiem podejrzewać strumień z dziury koronalnej o zdolność nasilenia natężenia pola magnetycznego (Bt) z dotychczasowych 5 do ponad 21nT, czyli praktycznie 4-krotne zwiększenie potencjału wiatru nacierającego na Ziemię, tym bardziej, że dzieje się to w sytuacji praktycznie braku wzrostu prędkości, który jest podstawowym elementem towarzyszącym napływom z tych struktur (nie bez kozery nazywane są strumieniami wiatru wysokiej prędkości - z ang. coronal hole high speed stream), tymczasem jak przed zaistnieniem burzy wiatr napływał na Ziemię z prędkością około 480 km/sek., tak po jej rozpoczęciu były to wartości około 500 km/sek. - zbyt porównywalne do wcześniejszych by jednoznacznie przesądzić o rozpoczętym napływie CHHSS, ponieważ są to zmiany niewykraczające poza zakres zwykłych wahań występujących każdego dnia.

Zestawienie globalnego indeksu Kp (zaburzenia ziemskiego pola magnetycznego) za okres 23-25.03.2023 r. Początek omawianej burzy magnetycznej widoczny już 23 marca od godz. 12 UTC/13 CET i to od razu od kategorii G3. Następnie jej aktywność przygasa do słabej G1, po czym rozpoczyna się konsekwentnie kontynuowana przez kolejne godziny intensyfikacja - najpierw przez umiarkowaną G2 między 21-00 UTC i silną G3 aż do maksimum w kategorii G4 między 03-06 UTC / 04-07 CET, zwieńczoną jeszcze trzema godzinami silnej burzy G3 do godz. 09 UTC/10 CET. Nie była to najdłuższa z dotychczasowych burz magnetycznych bieżącego 25. cyklu aktywności słonecznej, ale zdecydowanie najbardziej intensywna - indeks Kp na poziomie 8 (G4) zaistniał w skali globalnej po raz pierwszy od 8 września 2017 roku. Credit: SWPC

Żeby jednak nie było tak łatwo, inna cecha poprzedzająca burzę zarysowała się podręcznikowo dla napływu strumieni z dziur koronalnych: gęstość. Takich wartości od dawna nie widzieliśmy, a fakt, że dziura koronalna część swojego CHHSS emitowała ku Ziemi dzięki przejściu przez centrum tarczy słonecznej - w ujęciu znacznie korzystniejszym niż skierowanie poniedziałkowego CME - tylko bardziej gmatwa rozeznanie. Już bowiem od porannych czwartkowych godzin, jeszcze na kilka godzin przed rozpoczęciem silnej burzy magnetycznej gęstość wiatru napływającego na Ziemię zaczęła systematycznie rosnąć (pkt. 1 na poniższym zbiorze danych), z początkowo mniej niż 10 protonów/cm³ o godz. 03-06 UTC/04-07 CET do ponad 50 protonów/cm³ przed godz. 14 UTC/15 CET - podobnego wzrostu gęstości jeszcze w tym roku nie notowaliśmy, a fakt, że wzrost ten rozłożył się stopniowo na okres ponad 8 godzin jest jedną z najbardziej rozpoznawalnych cech dla początkowych okresów napływu CHHSS - w przeciwieństwie do uderzeń wyrzutów koronalnych, które przynoszą raptowny skok parametrów z minuty na minutę.

Na dodatek po godz. 14 UTC/15 CET nastąpił gwałtowny spadek gęstości do wcześniejszych ~10 protonów/cm³ - to swoiste "zdmuchnięcie" po uprzednim nabraniu gęstości jest kolejną z cech typowych dla napływu strumieni z dziur koronalnych. Czyli jesteśmy w domu i mamy podejrzanego, a nawet winnego? Nic z tych rzeczy. Przy podręcznikowym napływie CHHSS wspomnianemu "zdmuchnięciu" gęstości towarzyszy znaczny wzrost prędkości wiatru - tym razem nic takiego nie miało miejsca i prędkość jak przed burzą pozostawała bardzo średnia - bo zaledwie około 500 km/sek. tak porównywalne wartości utrzymywała w następnych godzinach, także gdy aktywność burzy się rozwijała. Małego tego, gdyby skupiać się tylko na niej - w niczym nie wskazywałaby na to, co miało nadejść po świcie 24 marca i być wymownym finałem tego wydarzenia, ale o tym później by nie wyprzedzać faktów.

Podsumowując: parametr gęstości i charakterystyka jego zmian dobitnie wskazuje na strumień z dziury koronalnej. Wzrost natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego faworyzuje jednak dotarcie bocznego fragmentu koronalnego wyrzutu masy. Prędkość także w żadnym razie nie przypomina wartości, które można by łatwo utożsamiać ze strumieniem z dziury koronalnej, ale bardziej przemawia właśnie za słabą boczną składową CME, poruszającą się zawsze znacznie wolniej od głównej części wyrzutu, który tym razem nas minął. 2:1 na korzyść CME - tak by wynikało z podstawowych cech wiatru, ale najpewniej przez nałożenie się dwóch czynników - spodziewanego w tym czasie uderzenia bocznego fragmentu CME jak i napływu z dziury koronalnej - pozostanie to kwestią nierozwiązaną.

Najprawdopodobniej opisane nałożenie obu zjawisk w tym samym czasie poskutkowało właśnie taką charakterystyką zmian warunków wiatru słonecznego, którą trudno zaszufladkować w którymś z dwóch najczęściej występujących schematów, ale dominujący głos w tym sprawstwie ciężkiej burzy wydaje się mieć jednak poniedziałkowy CME - bo to od siły i kierunku pola magnetycznego zawsze zależy najwięcej, a skalę wzrostu tych parametrów jaką obserwowaliśmy (4, 6A i 6B poniżej) bardzo trudno utożsamiać ze strumieniem CHHSS.

Zapis warunków wiatru słonecznego z DSCOVR z 23-25.03.2023 r. Pierwszym zwiastunem nadchodzącego rozwoju sytuacji było stopniowe nabieranie gęstości [1], które rozłożone w czasie jest typową cechą poprzedzającą napływ strumienia wiatru słonecznego wysokiej prędkości (CHHSS) z dziury koronalnej. Nabieraniu gęstości po pewnym czasie zaczął towarzyszyć wzrost natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego [3A] i przybranie południowego skierowania [3B] o dużych jeszcze wahaniach wartości tego elementu. Wraz z nabraniem maksymalnej gęstości około 50-60 protonów/cm³ nastąpiło gwałtowne jej "zdmuchnięcie" [2] co też jest typową cechą świadczącą o rozpoczęciu właściwego napływu strumienia CHHSS, jednak towarzyszy temu zawsze stopniowy wzrost prędkości - tutaj nic takiego nie miało miejsca [7] i prędkość utrzymywała się w pobliżu 500 km/sek. jak we wcześniejszych godzinach. Jednocześnie wraz z momentem wytracenia gęstości radykalnie wzrosło natężenie pola magnetycznego [4] do ponad 20nT co wskazuje na uderzenie bocznego fragmentu CME, zarazem silniejsze południowe skierowanie pola [5] wyzwala silną burzę magnetyczną kategorii G3, która następnie wytraca aktywność do kategorii G1-G2 na skutek zbliżania się skierowania do neutralnego, a momentami nawet północnego. Szczęśliwa zmiana nadchodzi około 17UTC/18CET, gdy przy utrzymującym się silnym potencjale wiatru do wzburzania warunków [6A] południowe skierowanie pola magnetycznego radykalnie nasila się [6B] wykorzystując praktycznie cały dostępny potencjał. Burza magnetyczna powraca do silnej kategorii G3 i taką utrzymuje całą noc z 23/24.03 za sprawą niezwykle stabilnie silnego pola magnetycznego [8] i stabilnego silnie południowego skierowania pola [9]. Nad ranem na Ziemię zaczyna nacierać ponownie gęstszy wiatr [10C] co przy zgromadzonym potencjale wynikającym z natężenia i kierunku pola magnetycznego skutkuje zaistnieniem ciężkiej burzy kategorii G4 pomimo, że w jej trakcie prędkość wiatru słonecznego opada do jeszcze słabszych, niż dotychczas wartości [10D]. Po maksimum burzy natężenie pola magnetycznego zaczyna słabnąć [10A], maleje także wartość południowego skierowania pola [10B] co prowadzi najpierw do osłabnięcia burzy do silnej kategorii G3 [11A], a następnie wraz z przejściem skierowania na neutralne w okolicach zera [11B] wygasza aktywność geomagnetyczną. W kolejną noc z 24/25.03 na trzy godziny udaje się jeszcze zaistnieć słabej burzy magnetycznej kategorii G1 [12] przy niewielkiej gęstości  poniżej 10 protonów/cm³ [13], ale wyższej prędkości wiatru o około 100-150 km/sek. wobec nocy poprzedniej [14] na poziomie 550-600 km/sek., co jednak przy niewielkim natężeniu pola magnetycznego i zmiennym jego kierunku [15] nie ma znaczenia dla aktywności geomagnetycznej, która całkowicie wygasa. Credit: DSCOVR/SWPC; oprac. własne.

Gdy nad Polską zapadł zmrok, burza osłabła do kategorii G1 - po początkowym silnym wzburzeniu pola magnetycznego warunki nieco przycichły, choć o przerwanym charakterze burzy nie mogło być mowy. Od początku bowiem wraz ze znaczącym nasileniem pola magnetycznego jego skierowanie przeszło na południowe, najpierw prawie całkowicie wykorzystując dostępny potencjał (Bt 22nT, Bz do -10nT, zmienny w zakresie od -10 do -2nT), ale ta zmienność składowej Bz i jej zbliżanie do zera skutkowało po pierwotnym wzburzeniu warunków osłabnięciem burzy - na trzy godziny do najniższej kategorii, później o 19:00 CET do umiarkowanej kategorii G2, a to już zachęta do działania dla obserwatorów w Polsce na wypadek gdyby tym razem taka kategoria wystarczyła. Niestety - dominujące zachmurzenie w pierwszej części wieczoru nadal rozdawało karty, ale lokalnie pojawiać się zaczęły wysepki zachmurzenia rozrywającego się, a później aż do znacznego rozpogodzenia skutkującego zarazem powstawaniem zamgleń. O tym, że mamy zorzę polarną nad głowami można było być pewnym nie tylko za sprawą takich, a nie innych warunków wiatru słonecznego, ale także dzięki temu, co rejestrowały niektóre kamery internetowe u naszych zachodnich sąsiadów. Krótko po zmroku w Niemczech na szerokościach geograficznych zbieżnych z Pomorzem, światła zorzy polarnej potwierdzały obecność zjawiska, które póki co - polskim obserwatorom umykało ponad zachmurzeniem.

Zorze polarne rejestrowane z Greifswald (po lewej) i Kühlungsborn (po prawej) podczas 3-godzinnego epizodu umiarkowanej burzy magnetycznej kategorii G2 23.03 około 19:50 CET. Lokalizacje te leżą na umiarkowanych szerokościach geograficznych porównywalnych z Pomorzem czy Warmią, ale w naszym kraju o tej porze dominowało nadal zachmurzenie uniemożliwiające wykonywanie obserwacji. Credit: LIAP

Pierwsze relacje czytelników o zorzach polarnych rejestrowalnych fotograficznie w niewielkich przerwach między chmurami spłynęły około godz. 20:00 CET, gdy burza nabierała rozpędu przed późniejszym powrotem do kategorii G3, ale jeszcze przed jej osiągnięciem. Zjawisko występowało już wówczas nad większością kraju, w tym m.in. Wielkopolską, ale okazało się to dopiero niewinnym wstępem do tego, co miało nadejść po 22:00 CET. Gdy ponownie zaistniała silna burza kategorii G3, a nad północnym zachodem Polski zaczęły występować liczniejsze rozpogodzenia, zorza polarna stała się jedną z najbardziej intensywnych w ostatnich latach, zdaniem niektórych czytelników znacznie przewyższająca intensywnością zorze rejestrowane podczas ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4 z 17 marca 2015 roku.

Nasilenie pola magnetycznego (Bt) przekraczające nieznacznie 20nT połączone z silnym odchyleniem skierowania (Bz) na południowe rzędu -18, 10nT bez tendencji do wahań stało się solidnym zastrzykiem paliwa dla aktywności geomagnetycznej, która na poziomie burzy G3 utrzymywała się bez przerwy przez kolejnych 6 godzin, a więc do brzasku nad Polską dając okazję do obserwacji lub rejestracji zjawiska nie tylko po zmroku, ale i przed świtem, o ile rozpogodzenia na to pozwalały. Samo zjawisko pozostawało jednak niezmiennie dostępne umiarkowanym szerokościom geograficznym, by nad ranem dotrzeć nad szerokości niskie, a o tym jak rosła intensyfikacja zórz w miarę zbliżania się świtu świadczą choćby dwa zapisy z internetowych kamerek internetowych z nadbałtyckich plaży we Władysławowie i Dębkach - pomimo zachmurzenia częściowo ograniczającego widoczność zjawiska oraz pomimo zaawansowanego już brzasku z wyraźną złotą łuną od zbliżającego się wschodu Słońca, zorza polarna nadal była bez trudu rejestrowalna.

Zapis z kamer internetowych we Władysławowie i Dębkach 24.03.2023 r. o godz. 04:10 CET. Pomimo zaawansowanego już świtu i zbliżającego się wschodu Słońca zorza polarna nadal w sposób ewidentny pozostawała dostępna obserwacjom z naszego kraju - choć nie bez przeszkód ze strony zachmurzenia. Kadry za: webcamera.pl / oprac. własne.

I właśnie to co zadziało się nad ranem, tuż po wschodzie Słońca nad Polską, okazało się największym zaskoczeniem na tle warunków wiatru słonecznego: zaistnienie ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4 po godz. 05:00 CET miało miejsce podczas jednej z najniższych prędkości wiatru słonecznego napływającego na Ziemię, gdyby rozpatrywać burze tej samej kategorii. Wspomniana wcześniej w tekście przeciętna prędkość około 500 km/sek. w czasie intensyfikacji burzy do okresu, gdy osiągała swoje maksimum, uległa jeszcze kolejnemu obniżeniu do 430-450 km/sek., raz jeszcze pokazując jak bardzo dalekorzędnym parametrem jest.

Niezmiennie wymarzona sytuacja panowała za to w cechach magnetycznych nacierającego na Ziemię wiatru: natężenie pola magnetycznego stabilne w okolicach 20nT i równie silne południowe skierowanie około -18, -20nT praktycznie w całości wyczerpujące dostępny znaczny potencjał do wzburzania pogody kosmicznej i pozbawione wahań, zaowocowało największym wzburzeniem aktywności geomagnetycznej od sześciu lat i pierwszy raz w ramach 25. cyklu aktywności słonecznej dając w skali globalnej wzrost indeksu Kp do 8 w 9-cio stopniowej skali, równoważny ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4. 

Poniżej bogata paleta fotograficznych dokonań czytelników, którym dopisało i szczęście i pogoda, dzięki czemu możemy ujrzeć uwiecznione na zdjęciach pierwsze w tym cyklu słonecznym zorze polarne takiej intensywności. Informacje o autorstwie i lokalizacji oraz godzinie dokonanej obserwacji o ile ta została podana przez autora, dostępne na opisie poszczególnych zdjęć pod nimi jak i po najechaniu kursorem myszki na miniaturę fotografii przed jej otwarciem. Dziękuję w tym miejscu wszystkim czytelnikom za nadesłane lub zamieszczone na fejsbukowym profilu bloga zdjęcia, materiały i spostrzeżenia jakimi się podzieliliście na potrzeby tego opracowania

Kliknij jeśli chcesz przeskoczyć do dalej części opracowania.

TIME-LAPSE

Po lewej: time-lapse z wystąpienia zorzy polarnej w noc z 23/24.03.2024 r. z Moraska k. Poznania. Autor: Leszek Bartczak (Piorunująco). Po prawej: time-lapse z Poznania. Autor: Piotr Gołębniak. Kliknięcie w miniaturę otwiera film w nowej karcie przeglądarki.

ZDJĘCIA

Po lewej: zorza polarna nad Człuchowem (pomorskie). Autorka: Adriana Drobińska. Po prawej: zorza polarna nad Stargardem (zachodnio-pomorskie). Autor: Andrzej Marks

Cztery kadry zorzy polarnej z okolic Szczecinka (zachodnio-pomorskie). Autorka: Anna Fornal

Po lewej: zorza polarna nad Szczecinkiem (zachodnio-pomorskie). Autorka: Anna Jaworska. Po prawej: zorza polarna nad Szczecinkiem (zachodnio-pomorskie). Autor: Dariusz Zalewski

Dwa kadry zorzy polarnej nad Ciechanowem (mazowieckie), sfotografowanej między godziną 00:25 a 00:40 CET w noc 23/24.03. Autor: Adrian Uliński

Po lewej: zorza polarna sfotografowana z Sobieszewa (Gdańsk, pomorskie). Autorka: Justyna Elżbieta Suchomska. Po prawej: chyba najszczęśliwiej w tym zestawieniu uchwycona zorza polarna, w niewielkim przejaśnieniu między prawie całkowicie zakrywającymi niebo chmurami nad Gorzowem Wielkopolskim (wielkopolskie). Autor: Krzysztof Jakubczak

Dwa kadry zorzy polarnej z Moraska k. Poznania (wielkopolskie). Na drugim zarejestrowany także meteor! Autor: Leszek Bartczak

Po lewej: zorza polarna sfotografowana z okolic Ciechanowa (mazowieckie). Autor: Piotrek Biraga. Po prawej: zorza polarna z okolic Szczecinka (zachodnio-pomorskie). Autor: Tomasz Jaworski

Cztery kadry zorzy polarnej z okolic Szczecinka (zachodnio-pomorskie). Autor: Tomasz Jaworski

 
Kliknij jeśli chcesz powrócić do początku galerii.

Maksimum burzy

Gdzieniegdzie zamieszczone są dodatkowo godziny obserwacji wspomniane przez autorów fotografii. I teraz odnosząc to do wcześniejszych cech wiatru słonecznego trzeba przyznać, że biorąc pod uwagę widowiskowość zjawiska nad Polską najbardziej zdumiewający przy tym wszystkim jest fakt, że wszystkie te piękne zorze polarne sfotografowane przez czytelników w noc z 23 na 24 marca pochodzą z przedziału czasowego, w którym burza magnetyczna była dopiero "zaledwie" silna (G3). Można sobie wyobrazić jakim jej zasięgiem podczas nasilenia do kategorii G4 objęta była Europa zalana zorzami, gdyby maksimum burzy zdążyło nadejść jeszcze przed świtem. Wprawdzie kategoria burzy magnetycznej nie wyznacza intensywności zorzy polarnej, a odnosi się jedynie do zasięgu jaki może ona objąć schodząc na południe od biegunów (lub na północ w przypadku półkuli południowej), ale ci, którzy przebywają głębiej w owalu zorzowym będąc bardziej pochłonięci jej zasięgiem od osób przebywających na granicy widoczności, zawsze mogą liczyć na bardziej spektakularne zorze przy wyższej pozycji na niebie i większej na nim zajmowanej powierzchni - co z pewnością odbiłoby się na jeszcze silniejszej ich widowiskowości nad Polską.

Kategoria G4 okazała się spektakularnym maksimum burzy po jej 15-godzinnym rozkręcaniu i które po trzech godzinach zastąpione zostało ponownym osłabnięciem burzy do silnej kategorii G3, ale tym razem wytracenie aktywności było początkiem już konsekwentnie malejącego potencjału wiatru słonecznego do wzburzania warunków. Wprawdzie skierowanie (Bz) pola magnetycznego pozostawało stabilnie południowe, ale wartość tego parametru systematycznie malała - najpierw do około -15nT (w trakcie ostatnich godzin burzy, gdy osiągała ona jeszcze kategorię G3) do mniej niż -10, a później do zera i przejściu na skierowanie północne, co w konsekwencji doprowadziło do zakończenia burzy. Już około 09:00 CET gdy burza finiszowała, siła pola magnetycznego (Bt) opadła do 10nT, a więc zmniejszyła się o połowę wobec godzin nocnych, a następnie do około 6-7nT, co było już prawie o 2/3 zmniejszeniem potencjału - ten jednak przeważająco był niewykorzystywany przez neutralne parametry Bz i zmienne tym samym skierowanie pola magnetycznego na ogół wahające się między -3 a +4nT. W noc z 24 na 25 marca udało się jednak wznowić burzę magnetyczną na okres 3 godzin, osiągnęła ona jednak tylko słabą kategorię G1 i była "ostatnim tchnieniem" aktywności geomagnetycznej przed późniejszym całkowitym powrotem do stanu ciszy.

Pomimo kapryśnej aury i faktu, że maksymalna aktywność burzy przypadła po wschodzie Słońca, patrząc na to co udało się zarejestrować czytelnikom zanim burza osiągnęła szczyt aktywności trzeba przyznać, że Polacy i tak mieli sporo szczęścia. Na jego brak nie mogą przede wszystkim narzekać Stany Zjednoczone, które znajdując się po drugiej stronie globu mogły wciąż liczyć na piękny spektakl, gdy skutki burzy osiągającej kategorię G4 przestały być już uchwytne dla Europy, nad którą wstał nowy dzień.

Gdy noc wciąż panowała nad Ameryką Północną, a burza osiągnęła swoje maksimum, zasięg widoczności zorzy polarnej poszerzył się nad niskie szerokości geograficzne, do... trzymajcie się mocno: 29. stopnia szerokości geograficznej północnej (!). To już bliżej równika, niż dalej -  subtelne czerwone światła zorzy zarejestrowane zostały z Teksasu, Oklahomy, Nowego Meksyku (!!) i... północnych regionów Florydy (!!!), a ogólna suma stanów USA, z których wykonano obserwacje zorzy wyraźnie przekroczyła połowę. W sporej ich liczbie przeszkodą okazało się zachmurzenie, ale tam dokąd zorza obniżyła swój zasięg zaskoczenie obserwatorów musiało być jeszcze większe, niż u Polaków, dla których zjawisko to przestało być taką rzadkością jak do niedawna mogłoby się wydawać.

Po lewej: zorza polarna zarejestrowana z południowych rejonów Oklahomy (USA). Credit: Paul Smith. Po prawej: rejestracja ze Stoneville w Karolinie Północnej (USA). Credit: R.T. Smith.

Po lewej: czerwone światło zorzy polarnej zarejestrowane z Chiefland na Florydzie (USA) 24.03.2023 r. między godz. 06:12 a 06:34 CET. Credit: Bill Williams. Po środku i po prawej: zobrazowanie graficzne zasięgu widoczności zorzy polarnej w czasie maksymalnej aktywności geomagnetycznej (G4) w odniesieniu do Stanów Zjednoczonych, które znalazły się w strefie nocnej podczas maksimum burzy oraz z odniesieniem tego zasięgu do naszej części półkuli w sytuacji alternatywnej, gdyby ciężka burza nadeszła o porze nocnej nad Europą. Grafika: Google Earth, oprac. własne.

Gdyby odwrócić nieco koleje losu i wyobrazić sobie sytuację, że ta ciężka burza kategorii G4 zachodzi nad Europą, to najdalej wysunięty na południe równoleżnik, z którego wykonano w USA rejestrację zorzy - a wiec 29,4 st. N - po naszej stronie globu przebiegałby m.in. przez Algierię, Libię czy Egipt, co oznacza, że zasięgiem burzy magnetycznej z szansą na rejestrację zorzy polarnej - oczywiście coraz subtelniejszej wraz ze spadkiem szerokości geograficznej i ograniczonej do horyzontu, ale jednak nadal rejestrowalnej -  pochłonięta byłaby cała Europa z północnym pasem Afryki włącznie - zobrazowałem to na powyższych grafikach posiłkując się Google Earth. Teraz lepiej można sobie uzmysłowić jak daleko dotarły od biegunów zorze polarne w przedpołudniowych godzinach 24 marca, gdy burza osiągnąwszy swoje maksimum w kategorii G4 połknęła swoim zasięgiem prawie całość Stanów Zjednoczonych po północną Florydę. I to wszystko wciąż nie była przecież pełnia możliwości Słońca i aktywności geomagnetycznej, jaką jest w stanie ono wygenerować, kiedy się naprawdę postara.

Ostatecznie burza magnetyczna trwała przez 21 godzin, na które złożyło się trzygodzinne maksimum kategorii G4, cztery epizody z silną kategorią G3 i po jednym epizodzie z kategorią G1 i G2 od 4 do 9 godziny zachodzenia burzy. Podczas odrębnego okresu ze słabą burzą kategorii G1 w noc z 24 na 25 marca pomimo znacznie pogodniejszej aury nad Polską relacje o widoczności zórz z naszego kraju już się nie pojawiły. Po 33 godzinach od pierwszego wzburzenia warunków, sytuacja uspokoiła się już na dobre. Pierwsza naprawdę ciężka burza magnetyczna kategorii G4 25. cyklu aktywności słonecznej stała się faktem i przeszła do historii. Za parę lat przekonamy się o ile wyprzedziła ona nadejście Słonecznego Maksimum bieżącego cyklu, które prognozowane jest na połowę dekady, ale jego intensywność już od wielu miesięcy wydaje się mocno niedoszacowana - ten wątek będzie także tematem zbliżającego się cokwartalnego podsumowania postępu cyklu, na które zapraszam już niebawem.

Autorski komentarz do bieżącej aktywności słonecznej dostępny na podstronie Solar Update

Warunki aktywności słonecznej i geomagnetycznej na żywo wraz z objaśnieniami nt. interpretacji danych dostępne na bieżąco na podstronie Pogoda kosmiczna

  f    t    yt   Bądź na bieżąco z tekstami, zapowiedziami, alarmami zorzowymi i wiele więcej - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze, subskrybuj materiały na kanale YouTube lub zapisz się do Newslettera.