13/05/2024
ento víkend sme boli svedkami krásneho nebeského divadla v podobe polárnej žiari (aurora borealis, northern light, aurora australis na južnej pologuli), ktorá nenechala chladnými viacerých foto nadšencov. Prečo bola tento krát tak intenzívna? Mnohí sa pýtali ako vzniká, prečo má také farby a či sa dá predpovedať. Analyzoval som pre Vás záznamy z mojej geofyzikálnej VLF stanice na Vinohradoch nad Váhom 🙂 Vznikla za podpory grantov: Vega grant agency, project No. 2/0002/23; No. 2/0006/19; No. 2/0003/24.
Polárna žiara vzniká vtedy keď nabité častice (prevažne vysokoenergetické elektróny a protóny) slnečného vetra dorazia k zemskej atmosfére, kde interagujú s atomárnym kyslíkom a molekulárnym dusíkom v rôznych hladinách atmosféry. Pri interakcií s atomárnym kyslíkom vo výškach nad 240 km vzniká viditelné žiarenie o vlnovej dĺžke 630 nm čo zodpovedá červenej farbe. Vo výškach pod 240 km do cca 95 km atomárny kyslík po interakcií s nabitými vysokoenergetickými časticami produkuje žiarenie o vlnvej dĺžke 557.7 nm, čo zodpovedá farbe zelenej. v Nižších hladinách pod 95 km častice interagujú s molekulárnym dusíkom pričom vzniká žiarenie o vlnovej dĺžke 600-700 nm a 470 nm, čo zodpovedá červenej a modrej (470 nm) farbe. Ich kombináciou vzniká krásna fialová farba.
Čiže stručne, polárnej žiare predchádzajú erupcie na slnku, ktoré sú spôsobené "divokými" zmenami v magnetickom poli slnka. Slnko má dva magnetické póly ako Zem avšak oveľa štruktúrne komplikovanejšie a menej lokalizované ako je to na Zemi, driftujú, menia sa každých 11.5 roka (slnečný cyklus). Účinok magnetických polí je významný hlavne v oblastiach tmavých škvŕn na slnku (chladnejšie miesta na povrchu slnku vo fotosfére, lokálne silné magnetické polia, až 10^(-1) T). Práve tieto čierne škvrny sú dôležite pri vzniku solárnych vzplanutí (solar flare), protuberancií a vymršťovaní koronálnej slnečnej plazmy (hmoty), skratka CME (coronal mass ejection) pri ktorých sú do okolitého priestoru vyvrhované vysokoenergetické častice zo slnka, ktoré po dorazení do zemskej atmosféry vyvolávajú vyššie spomenuté javy.
Pri solárnych splanutiach vzniká extrémne silné elektromagnetické žiarenie v podobe UV a rӧntgenových lúčov. Tie tiež interagujú s našou atmosférou resp s ionosférickými vrstvami (hlavne vrstvou D ktorú ionizujú). A tu sa už dostávame k možnosti ich predpovedať keďže toto UV a rontgenové žiarenie priputuje k zemi skôr ako solárny vietor s časticami.
Toto žiarenie interaguje s D (existuju vrstvy D, E, Es, F1 a F2 pričom D je najnižsie a F najvyššie) ionosférickou vrstvou. Pri tejto interakcií sa zvyšuje absorpcia rádiových signálov, ktoré použivame na zemi na komunikáciu a počúvanie "rádia". Avšak to platí len pre stredné a vysoké rádio frekvencie, ktoré sú počas tejto interkacie nepoužitelné, kedže sú pohlcované UV a rӧntgenovým žiarením ionizovanou D vrstvou. Neplatí to však pre veľmi dlhé rádiové vlny (VLF). Tie sa práve po ionizácií D vrstvy lepšie od nej odrážaju čo zapríčiňuje ich zvýšenú intenzitu, ktorú vieme merať na zemi pomocou špeciálnych rádio prijímačov. Záznami sú z mojej geofyzikálnej VLF monitorovacej stanice na Vinohradoch nad Váhom. Tiež vieme pomocou zmien intenzity signálov kategorizovať slnečné splanutia do kategórií A,B,C,M a X.
Erupcie na slnku teda môžeme sledovať v podobe prudkých nárastov intenzity VLF rádiových signálov.
Na obrázkoch nižšie je záznam priebehu intenzit VLF signálov (vysielače DHO 38 v nemecku a FTA vo francúzsku) v podobe píkov, ktoré označujeme ako SID udalosť (náhla ionosfreciká porucha).
Polárnu žiaru môžu spôsobiť aj jadrové pokusy v atmosfére. Polárnu žiaru je možné pozorovať aj na iných planétach, napríklad Jupiter.....
Popis v obrázkoch je v angličtine, kedže ho chcem použiť v našej VLF radio komunite, kde sa dorozumievame anglicky, keďže zastrešuje ľudí z celého sveta.
Na obrázku je záznam od 6.5.2024 cca od 20:50 do 11.5.2024 cca 09:53 UTC.
na spodnom obrázku je popísany vybraný deň 10.5.2024 od 00:00:00 do polnoci 10.5.2024 UTC.
Takto stručne k polarnej žiari, snažil som sa to popísať čo najjednoduchšie, vedecko - populárne.
🙂
zdroje:
http://www.spaceweather.com,
https://sidstation.loudet.org/data-en.xhtml,
Solar Dynamics Observatory (NASA),
Davies, Kenneth (1990). Ionospheric Radio. IEE Electromagnetic Waves Series #31. London, UK: Peter Peregrinus Ltd/The Institution of Electrical Engineers. ISBN 978-0-86341-186-1.,
McNamara, Leo F. (1994). Radio Amateurs Guide to the Ionosphere. ISBN 978-0-89464-804-5.,
Bilitza, Dieter (2001). "International Reference Ionosphere 2000" (PDF). Radio Science. 36 (2): 261–275. Bibcode:2001RaSc...36..261B. doi:10.1029/2000RS002432.,
Schunk, R. W.; Nagy, A. F. (2009). "Ionospheres: Physics, Plasma Physics, and Chemistry". Eos Transactions. 82 (46) (2nd ed.): 556. Bibcode:2001EOSTr..82..556K. doi:10.1029/01EO00328.,
Ilustrovaný slovník termínov slnečnej a slnečno-zemskej fyziky. [s.l.]: Slovenské ústredie amatérskej astronómie Hurbanovo, 1983.
Lui, A., 2019. Imaging global auroras in space. Light: Science & Applications, 8(1).,
Yahnin, A. G.; Sergeev, V. A.; Gvozdevsky, B. B.; Vennerstrøm, S. (1997). "Magnetospheric source region of discrete auroras inferred from their relationship with isotropy boundaries of energetic particles". Annales Geophysicae. 15 (8): 943.
Helliwell R. A., 1965: Whistlers and Related Ionospheric Phenomena. Dover Publications,Inc., ISBN 978-0-486-44572-4, originally published by Stanford University Press,Stanford, California (1965).
UKRAA project: https://www.ukraa.com/.
Reeve W. D., 2010: Application of the UKRAA Very Low Frequency Receiver System.
https://www.reeve.com/.../ReeveSARA%20WestConf%20VLF....
Renato Romero, 2008: Radio Nature, Radio Society of Great Britain - ISBN 10: 1905086377 - ISBN 13:9781905086375.....a mnohé ďalšie 🙂
poďakovanie patri aj Ivanovi Kralovičovi za plac pre stanicu VLF 🙂
