Rzadko wspominam szerzej o burzach magnetycznych, które kończyły się bez pomyślności polskich obserwatorów, czy tych, które trwając krócej zachodziły wyłącznie w godzinach dziennych z perspektywy Polski, ale tym razem warto uczynić wyjątek, ponieważ ostatecznie zarysowana aktywność geomagnetyczna okazała się zaskakująco wysoka jak na przyczynę, która ją wywołała. I to niezależnie co tą przyczyną było, ponieważ w tym przypadku prawdopodobne są dwa warianty, z czego jeden szczególnie interesujący, także na ewentualność przyszłych zjawisk, jakie nas mogą jeszcze czekać. Nie będzie więc dziś bogatej galerii zórz polarnych uwiecznionych przez czytelników, ale analiza ciekawego przypadku wzburzenia aktywności geomagnetycznej, która mam nadzieję będzie dla Was równie interesująca, jak inne opracowania podobnych wydarzeń.
Nie wszyscy być może wiedzą, bo było łatwo przegapić omawiane dziś wydarzenie, ale na początku ubiegłego weekendu otarliśmy się o włos o silną burzę magnetyczną kategorii G3, mimo braku prognoz nawet słabej burzy (G1) na ten okres. I choć próg silnej burzy osiągnięty ostatecznie nie został, to niewiele nas od tego dzieliło, a to już na tyle wyraźne wzburzenie aktywności geomagnetycznej, by się nad nim nieco dłużej pochylić dając mu miejsce w blogowym archiwum i zastanowić na ile realne możemy mieć szanse na podobne sytuacje.
Połowa maja była przez kilka dni zdecydowanie ciekawszym okresem w aktywności słonecznej, od większości minionych tygodni. Najpierw warto tu wyszczególnić najsilniejsze zdarzenia. 13 maja obszar aktywny 4086 znajdując się na północno-zachodniej krawędzi tarczy słonecznej wyemitował silny rozbłysk klasy X1.2, będący pierwszym tej siły zjawiskiem od 28 marca i dopiero szóstym od początku roku. Rozbłyskowi towarzyszył wyraźny koronalny wyrzut masy (CME) uwolniony całkowicie na zachód z uwagi na położenie regionu 4086 i nie miał on szans wpłynąć na warunki aktywności geomagnetycznej w otoczeniu Ziemi z uwagi na zupełnie prostopadłe uwolnienie względem kierunku Słońce-Ziemia.
Rozbłyski klasy X1.2 i M5.3 w obszarach 4086 i 4087 na północno-zachodniej i północno-wschodniej krawędzi wraz z momentem uwolnienia CME - w obydwu przypadkach erupcje były uwalniane prostopadle wobec układu Słońce-Ziemia i nie miały szans napłynąć na naszą planetę. Credit: SDO
Kilkanaście godzin później doszło do rozbłysku klasy X2.7 w obszarze aktywnym AR4087 wyłaniającym się zza północno-wschodniej krawędzi tarczy. Był to najsilniejszy jak dotąd rozbłysk 2025 roku, ale z bardzo słabym wyrzutem koronalnym – nie ma tu jednak dużej straty, bo jego położenie na krawędzi i tak uniemożliwiłoby skierowanie CME w naszą stronę. Oba zdarzenia (oraz kilka nieco słabszych, już wyłącznie w obrębie regionu 4087) stanowiły epilog ciekawszego okresu w aktywności słonecznej po erupcji długiego filamentu na północnej półkuli słonecznej z 12 maja.
Filament ten, o długości dwukrotnie przekraczającej dystans między Ziemią a Księżycem, wybuchł późnym wieczorem 12 maja, uwalniając ogromne ilości plazmy i energii w przestrzeń międzyplanetarną. Filamenty to struktury złożone z chłodniejszej i gęstszej plazmy, utrzymywanej nad powierzchnią Słońca przez pola magnetyczne. Są one widoczne jako ciemne linie o wijącym się lub włóknistym kształcie na tle jasnej tarczy słonecznej w linii wodoru lub patrząc z boku jako jasne struktury na krawędzi Słońca, zwane protuberancjami, w obrazach w ekstremalnym ultrafiolecie.
Erupcja filamentu była szczególnie interesująca ze względu na jej złożoność optyczną. Wydawało się, że doszło do dwóch erupcji w jednej linii widzenia, jednak analiza danych z sondy STEREO-A, która znajduje się 36 stopni przed Ziemią na orbicie wokółsłonecznej, pozwoliła rozróżnić dwie oddzielne erupcje: jedną z widocznej strony Słońca i drugą z jego niewidocznej strony. Dzięki temu możliwe było dokładne określenie źródła i charakterystyki każdej z nich.
Po lewej: animacja ukazująca w skrajnym ultrafiolecie (304 angstremy) moment erupcji potężnego filamentu na północnej półkuli słonecznej po ziemskiej stronie, oraz jednoczesnej drugiej erupcji po niewidocznej z naszej perspektywy stronie Słońca. Po prawej: zbliżenie na erupcję filamentu po ziemskiej stronie, której towarzyszył podręcznikowej struktury CME omówiony i przedstawiony w dalszej części tekstu, którego boczna flanka być może w jakimś stopniu przyczyniła się do burzy z 17 maja. Credit: GOES/SUVI.
Ze względu na jego lokalizację na północnej półkuli Słońca, przewidywano, że CME może tylko częściowo zahaczyć o Ziemię. Dane z sond ACE i DSCOVR wykazały zmiany w wietrze słonecznym w otoczeniu naszej planety późnym wieczorem 16 maja i wczesnym rankiem 17 maja, co mogło być potwierdzeniem uderzenia CME. Charakterystyka zmian w wietrze nie jest jednak nieznaczona i może być efektem innego zjawiska.
Koronalny wyrzut masy po erupcji rozległego filamentu na północnej półkuli słonecznej w noc z 12 na 13 maja. Dzięki uwolnieniu CME na północ od płaszczyzny ekliptyki zyskaliśmy możliwość ujrzenia tego CME z bocznej perspektywy, co pozwoliło zarejestrować jego podręcznikową strukturę. Kierunek uwolnienia sugerował całkowite rozminięcie wyrzutu z Ziemią - i być może tak też się stało. Credit: SOHO.
Ten sam CME z perspektywy sondy STEREO-A (po lewej) "wyprzedzającej" Ziemię i znajdującej się około 36 stopni na zachód od linii Słońce-Ziemia oraz na jednym z kadrów LASCO C3 (po prawej) z ziemskiej perspektywy. Credit: STEREO/SOHO
Bez względu na dokładne źródło, zaobserwowane zmiany w wietrze słonecznym spowodowały dość wyraźne zaburzenia w ziemskim polu magnetycznym, prowadząc do umiarkowanej burzy geomagnetycznej kategorii G2 (Kp=6,33) - najwyraźniejszej od czasu ciężkiej burzy kategorii G4 z 15-16 kwietnia. W skali 30-minutowej szczytowe zaburzenia obrazowane indeksem Hp30 osiągnęły nawet wartość 7,33 i gdyby tylko utrzymały się około godzinę dłużej, przekroczony zostałby próg silnej burzy magnetycznej kategorii G3 także w globalnym uśrednieniu liczonym co 3 godziny. Zabrakło naprawdę niewiele.
Skraj CME kontra CIR: co „zawiniło”?
Możliwe jest, że zaobserwowana zmiana w warunkach wiatru rejestrowanych przez sondy ACE i DSCOVR była wynikiem dotarcia do Ziemi współrotującego regionu interakcji (CIR), który poprzedzał strumień szybkiego wiatru z dziury koronalnej oczekiwany nieco później.
Jednoznaczne przesądzenie o przyczynie burzy utrudnia fakt, że przebieg zaobserwowanych zmian w wietrze słonecznym jest też dość typowy dla wyrzutów koronalnych przechodzących blisko Ziemi, bez wyraźnych skoków poszczególnych parametrów z uwagi na rozminięcie z frontem CME i spokojnym wejściem w jego skrajnie boczną lub końcową część (obrazowo pisząc - w „ogon”) tuż po tym, gdy większość wyrzutu już nas minęła na swej drodze. Aby zrozumieć, skąd biorą się te wątpliwości, warto najpierw przyjrzeć się obu zjawiskom z większą dokładnością.
CIR, czyli współrotujący region interakcji, to rodzaj struktury wiatru słonecznego powstający w heliosferze w wyniku zderzenia ze sobą dwóch strumieni wiatru słonecznego mających różne prędkości: wolnego (zazwyczaj ok. 300–400 km/sek.) i szybkiego (ok. 700–800 km/sek.). Gdy szybki wiatr dogania wolniejszy, plazma i pole magnetyczne ulegają kompresji, co prowadzi do powstania frontu szoku hydrodynamicznego i zaburzeń pola magnetycznego. CIR-y mają często charakter powtarzalny i przez to bardziej przewidywalny od CME, gdyż związane są z trwałymi strukturami istniejącymi w atmosferze Słońca, takimi jak dziury koronalne, które mogą być stabilne przez wiele obrotów słonecznych. Zazwyczaj CIR-y generują słabe lub umiarkowane burze magnetyczne, jednak przy odpowiedniej orientacji pola magnetycznego (z silniej i dłużej ujemną składową Bz, tj. południowej względem ziemskiego pola magnetycznego) mogą prowadzić do silniejszych zaburzeń.
W omawianym przypadku, na krótko przed wspomnianą burzą magnetyczną, w stronę Ziemi zmierzał szybki strumień wiatru słonecznego z dziury koronalnej. Przed nim mógł znajdować się właśnie CIR, który mógł dotrzeć do Ziemi mniej więcej w tym samym czasie, co wykryte zaburzenie w wietrze słonecznym. To otwiera możliwość, że to właśnie CIR - a nie CME - był dominującym czynnikiem wywołującym zaburzenia geomagnetyczne.
Zestawienie danych wiatru słonecznego z DSCOVR i ACE z 17-18.05.2025 r. Czas największych zaburzeń geomagnetycznych pokrył się z systematycznym narastaniem natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego (IMF/Bt) do 22nT i stabilnym utrzymywaniem południowej składowej Bz pogłębiającej się z upływem czasu do -19nT i gęstości do około 50 protonów/cm3. Taki powolny przebieg zmian zwykle wiąże się z napływem CIR, zwłaszcza, jeśli kilka-kilkanaście godzin po szczycie gęstości skompresowanego wiatru słonecznego zaczyna się on rozrzedzać jednocześnie przyspieszając, a pole magnetyczne słabnie wykazując więcej nieregularnych wahań skierowania. Taki typ zmian właśnie zarejestrował się na przestrzeni wspomnianych dwóch dni. Dobę po maksimum burzy przeważał już spokój w ziemskim polu magnetycznym, ale jeszcze krótkotrwale na okres około 3 godzin udało się wznowić słabą (G1) burzę dzięki wzrostowi prędkości wiatru do 700-750 km/sek. - ponad 250-300 km/sek. wyższej, niż dzień wcześniej gdy burza osiągała swoje maksimum związane z najwyższymi wartościami Bt/Bz i gęstości. Drugi dzień omawianego okresu to już typowy przebieg zmian dla napływu strumienia wiatru wysokiej prędkości z dziury koronalnej: osłabienie pola magnetycznego, wahania kierunku, wytracenie gęstości, nabranie prędkości. Trudność w przesądzeniu o przyczynie burzy wynika z faktu, że początkowe zmiany typowe dla CIR często są obserwowane także przy bliskich rozminięciach CME z Ziemią, gdy wchodzimy niejako w "ogon" wyrzutu koronalnego jaki nas nieznacznie ominął - stopniowo zmieniając warunki wiatru słonecznego bez typowych uderzeń i skoków wszystkich wartości w jednym momencie. Opisane warunki wystarczyły w sumie na 4 epizody ze stanem burzy magnetycznej. Credit: SWPC
Z drugiej strony, 12 maja, doszło do wspomnianej, naprawdę imponującej erupcji bardzo długiego filamentu na północnej półkuli Słońca. CME uwolniony w efekcie erupcji filamentu był bardzo jasny i gęsty, choć stosunkowo powolny. Ułożenie i trajektoria CME sugerowały jednak, że nie był on skierowany w stronę Ziemi nawet częściowo - z dużym prawdopodobieństwem zupełnego rozminięcia z naszą planetą lub nieco większym prawdopodobieństwem jedynie muśnięcia o Ziemię swoją skrajną flanką, co znacznie ograniczałoby jego wpływ na pole magnetyczne Ziemi.
Dodatkowo, CME przysłonił inny, węższy wyrzut koronalny pochodzący z niewidocznej strony Słońca, co czyniło analizę jeszcze trudniejszą przez nakładane się dwóch wyrzutów na zobrazowaniach i trudności dokładnego oddzielenia wielkości porcji potencjalnie uwolnionej ku Ziemi z erupcji po „naszej” stronie, od erupcji mającej miejsce z niewidocznej strony Słońca - obrazy obydwu CME nakładały się i mocno komplikowały ocenę rzeczywistego źródła zaburzeń.
Co istotne, różnice między CME a CIR można zauważyć także w strukturze pola magnetycznego i gęstości plazmy w momencie dotarcia ich do Ziemi. CME często przynoszą wyraźnie zorganizowane struktury magnetyczne o dużej intensywności, zwłaszcza gdy parę godzin po uderzeniu frontu dociera do nas także sam magnetyczny rdzeń, natomiast CIR-y charakteryzują się wzrostem gęstości, ciśnienia dynamicznego i wzmożonymi fluktuacjami pola magnetycznego w sposób znacznie mniej uporządkowany, ale i rozłożony w czasie. Dane z sond ACE i DSCOVR sugerują mimo wszystko, że zmiany w parametrach wiatru słonecznego miały bardziej charakterystyczny przebieg dla CIR niż dla klasycznego CME.
Po lewej: indeks zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego w okresie 16-18.05.2024 r. Burza magnetyczna kategorii G2 była krótkotrwała, a jej główna część zakończyła się po sześciu godzinach. Po ustaniu najwyższych zaburzeń rozwinęły się jeszcze 2 sporadyczne epizody ze słabą burzą (G1), z czego najpóźniejszy nieco ponad dobę od zainicjowania najwyższej aktywności. Łącznie zaistniały 4 epizody ze stanem burzy magnetycznej (12 godzin), w tym 1 jeden z umiarkowaną (G2) i trzy ze słabą (G1), z czego ostatni okres zaburzeń nastąpił dobę po zakończeniu głównego, najwyraźniejszego nasilenia aktywności. Credit: SWPC. Po prawej: zestawienie indeksu Hp30 od godz. 14:00 UTC w dniu 16.05 do godz. 14:00 UTC w dniu 17.05. To indeks Kp w skali mikro (30 minut) bez górnej granicy skali - z sześciu jego odczytów pochodzi pojedynczy 3-godzinny indeks Kp. W szczycie zaburzeń aktywność geomagnetyczna osiągała Hp30=7,33 (silna), ale trwało to zbyt krótko po w skali globalnej można mówić o silnej burzy - zaburzenia tej wielkości okazały się jednorazowym epizodem choć pewien czas później jeszcze raz zbliżyły się do 7. Credit: GFZ Postdam
Podsumowując, choć spektakularny CME z 12 maja przyciągnął uwagę ze względu na swoją skalę, jego realny wpływ na Ziemię wydaje się bardzo ograniczony. O wiele bardziej prawdopodobne wydaje się, że burza geomagnetyczna z 16–17 maja była skutkiem współrotującego regionu interakcji, poprzedzającego szybki strumień z dziury koronalnej. To zresztą nie pierwszy raz, kiedy CIR - zjawisko znacznie mniej medialne, niż CME - okazuje się być rzeczywistym sprawcą zaburzeń geomagnetycznych.
Napływ tego typu struktur obserwowaliśmy w tym roku już wiele razy, z najwyraźniejszym zaburzeniem podczas drugiego napływu strumienia z rozległej południowej dziury koronalnej pod koniec marca, która nadal istnieje w koronie słonecznej i kończy swój czwarty obrót tylko częściowo zmniejszając swoje gabaryty w stosunku do maksymalnego stadium rozwoju dwa miesiące temu. Pod koniec marca napływ CHHSS z tej struktury przyniósł nam nie tylko umiarkowaną burzę magnetyczną kategorii G2, ale też najwyższe prędkości wiatru słonecznego wywołane dziurą koronalną od czasu poprzedniego cyklu słonecznego. Podobnych struktur możemy oczekiwać jeszcze wielokrotnie.
Zorze polarne kontra białe noce
Abstrahując od przyczyny burzy, co do której nie możemy mieć tutaj 100% pewności, burza magnetyczna kategorii G2 w noc z 16/17 maja po raz kolejny przyniosła zorze polarne nad umiarkowane szerokości geograficzne. Zjawisko okazało się na tyle intensywne w szczycie zaburzeń geomagnetycznych, że było w stanie uwidocznić się dla światłoczułej matrycy kamery internetowej w nadbałtyckim Kap Arkona na północy Niemiec mimo bardzo rozjaśnionego już nieba w zaawansowanym etapie świtu.
Jesteśmy w okresie, kiedy złota łuna od wędrującego płytko pod horyzontem Słońca nie znika już w ogóle z nieba i utrzymuje swoją obecność nad północnym horyzontem przez całą "noc". Sama "noc" też musi tu być brana w duży cudzysłów, gdyż od kilkunastu dni Słońce z perspektywy północnej i centralnej Polski już nie skrywa się minimum 18 stopni pod horyzont podczas dołowania i tym samym oznajmia nam coraz bardziej zaawansowany etap sezonu białych nocy.
To szczególnie ciężki czas dla obserwatorów zorzy polarnej w naszym kraju, ponieważ by dostrzec to zjawisko wymagana jest znacząco podwyższona jego intensywność (niekoniecznie idąca w parze z wysoką kategorią aktywności burzy) i kiedy - paradoksalnie - miłośnicy zorzy z centrum i południa kraju mogą być na bardziej uprzywilejowanej pozycji z uwagi na dłuższe i na większą skalę zapadanie zmierzchu, niż w województwach północnych.
Subtelnie uwidaczniająca się zorza polarna nad północnymi Niemcami przed świtem 17.05.2025 r. Mimo umiarkowanej burzy magnetycznej tylko w krótkich okresach była w stanie przewyższyć jasność nieba coraz silniej rozjaśnianego bliskością Słońca pod horyzontem wskutek pogłębiania się białych nocy. W maksimum aktywności burzy widoczny subtelny zielony wał zorzy tuż nad złotą łuną od pobliskiego pod horyzontem Słońca oraz przesuwające się słabe filary zieleni, a także pojedynczy szerszy filar czerwieni rejestrowany przez około 10 minut. Zakres godzinowy zdjęć: 01:40-02:40 CEST. Credit: Panomax
W czasie tej burzy nie miało to jednak znaczenia, gdyż nad Polską ulokował się wówczas niż z zachmurzeniem zakrywającym niebo nad praktycznie całym krajem, stąd nikt z czytelników nie nadesłał tym razem relacji i zdjęć ze swych obserwacji, które okazały się niemożliwe. Dzięki m.in. zapisowi z kamer we wspomnianym Kap Arkona wiemy jednak, że podczas maksimum burzy, gdy krótkotrwale ocieraliśmy się o kategorię G3, zorza była w stanie się zarejestrować nawet nad Bałtykiem, co daje pewność, że była w tym samym czasie uchwytna dla aparatów z naszego kraju i niemal zupełną gwarancję, że z południowych i centralnych województw mogła prezentować się na zdjęciach jeszcze okazalej. Najpewniej byłaby jednak zbyt subtelna aby ujrzeć ją gołym okiem przy tak znaczącym już rozjaśnieniu nieba.
W najbliższych 2 miesiącach, kiedy białe noce osiągną swój szczyt, obserwacja zorzy polarnej z naszej perspektywy będzie maksymalnie utrudniona. Trudności w tym okresie wynikają nie tylko z powodu jasnego tła nieba wymuszającego wysoką intensywność burzy by zorza mogła pokonać jasny firmament i wybić się z jasnej złotej łuny nad północnym horyzontem, ale także z największego w skali roku zawężenia marginesu czasowego, w jakim takie próby obserwacji w ogóle możemy wykonywać.
W północnych województwach jako-taka ciemność za moment będzie kwestią około dwóch godzin w skali "nocy" - mniej więcej między 23:00 a 01:00 CEST, bardziej na południe będzie to nieco szersze okienko, ale także znacząco zawężone w porównaniu do jesienno-zimowych miesięcy i każda tego typu burza magnetyczna - przynosząca wyraźne zaburzenie warunków wiatru słonecznego, ale też krótkotrwałą skuteczność we wzburzaniu aktywności - będzie miała duże szanse rozminąć się z tym wąskim okienkiem w środku nocy i przypaść na godzinny dzienne. Rok temu umknęła nam w ten sposób ciężka burza magnetyczna kategorii G4, która tydzień po przesileniu letnim zaistniała tuż po świcie nad Polską i z dużym zapasem zanikła zanim dotarł do nas zmierzch.
Miejmy zatem nadzieję, że trzeciego z rzędu niefortunnego zdarzenia w sezonie białych nocy nie doświadczymy. Wiemy na omówionym z minionego weekendu przykładzie, że intensywnym zorzom nie straszne jasne tło nieba; wiemy na przykładzie zeszłorocznej burzy G4 z 28 czerwca 2024 r., że nawet w statystycznie najgorszym okresie aktywności geomagnetycznej w skali roku może się nam trafić duża akcja w temacie. Oba te przykłady są jednak dowodem jak trudno w białych nocach mieć szczęście - burza z czerwca 2024 przypadła na godziny dzienne stanowiące znakomitą większość doby, burza sprzed tygodnia nadeszła podczas usytuowania się dokładnie nad Polską niżu z pełnym zachmurzeniem od gór szczytów po brzeg morza. Oby następny zaskakujący na plus przypadek przyzwoitej burzy magnetycznej w trakcie białych nocy był dla nas bardziej szczęśliwym, tak w braku zachmurzenia, jak też w czasie jej najwyższej aktywności.
Autorski komentarz do bieżącej aktywności słonecznej - podstrona Solar Update
Warunki aktywności słonecznej i geomagnetycznej wraz z objaśnieniami nt. interpretacji danych - podstrona Pogoda kosmiczna
Komentarze
Prześlij komentarz
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"