V súčasnosti vieme o polárnej žiare oveľa viac ako naši predkovia. V dobe internetu a sociálnych sietí sa o tomto úkaze rýchlo šíria informácie a upozornenia na jeho výskyt, zverejňujú sa nádherné fotografie zo sveta aj z územia Slovenska, ale aj mylné hoaxy o konci sveta. V tomto článku si posvietime na polárnu žiaru jej vlastným úžasným svetlom.
Pohľad na nočnú oblohu ľudí odjakživa fascinuje. Pre mnohých je jednotvárna, ale v skutočnosti sa na nej neustále niečo deje. V priebehu roka sa pre nás, pozorovateľov na Zemi, striedajú súhvezdia. Za bezmesačných nocí vidno aj našu Galaxiu. V zime sa pozeráme von z galaktických ramien, v lete nazeráme priamo do jej centra. Okrem toho nás tu a tam potešia meteorické roje, nočné svietiace oblaky, kométy či zatmenia.
Historické pohľady
Na chvíľu si teraz predstavme, že žijeme v minulosti. Škodlivé svetelné znečistenie neexistovalo, na to sa ani nemusíme vracať do ďalekej histórie. Jediný zdroj svetla v noci predstavoval oheň alebo plamienok sviečky, na ktorého intenzitu a farbu sa ľudské oči prispôsobili. Každú jasnú a bezmesačnú noc tak bolo možné vychutnať si pohľad na podmanivú nočnú oblohu s tisíckami hviezd, pretkanú prekrásnou Mliečnou cestou. Bez súčasných vedeckých poznatkov bol pohľad na ňu oveľa mystickejší.
Pokiaľ by sme sa však ocitli za polárnym kruhom, naše dlhé zimné večery by nočná obloha pravidelne spestrila úchvatným farebným úkazom – polárnou žiarou. Kedysi v nej ľudia videli prazvláštne veci. Inuiti v polárnej žiare videli pochodne, ktoré ich predkom osvetľovali most do nebeskej ríše, aby duše mŕtvych našli cestu. V stredovekej Európe polárnu žiaru považovali za dych hrdinských bojovníkov. V Nórsku k nej prechovávali posvätnú úctu. No v mnohých krajinách ju podobne ako iné astronomické úkazy – kométy či zatmenia – považovali za predzvesť moru, vojny či dokonca smrti. Keď zomrel kráľ a na oblohe bola kométa, znamenalo to jediné. Pri ďalšom príchode inej kométy sa množstvo kráľov triaslo strachom.
Silná slnečná aktivita
Príbeh polárnej žiary sa začína pri Slnku, hviezde strednej veľkosti a teploty. Hoci sa nám môže zdať, že Slnko je na oblohe neustále rovnaké, pri pohľade aj malým ďalekohľadom so špeciálnym filtrom určeným na jeho pozorovanie by sme zbadali celú plejádu udalostí, ktoré sa na ňom aktuálne odohrávajú. Teda pred viac ako ôsmimi minútami, keďže to je doba, za ktorú k nám svetlo zo Slnka dorazí.
Pri pohľade na fotosféru uvidíme niekoľko tmavých slnečných škvŕn, mierne chladnejších oblastí na povrchu Slnka. Na jeho povrchu pozorujeme aj erupcie, ku ktorým aktuálne často dochádza. Toto tvrdenie však platí pre tento rok. Keby sme sa na Slnko pozerali pred približne piatimi rokmi, je pravdepodobné, že by sme na ňom nevideli ani jedinú aktívnu oblasť. Striedanie takejto aktivity nazývame slnečný cyklus, ktorý má jedenásťročnú periódu.
Ten, v ktorom sa aktuálne nachádzame, pravdepodobne dosiahne svoje maximum o rok skôr, ako vedci predpovedali, a to už v tomto roku. Pritom sa očakáva, že práve tento cyklus v období svojho maxima potrvá dlhšie a bude silnejší než ten predchádzajúci. O tom svedčí aj viac ako desať pozorovaných polárnych žiar z územia Slovenska a Česka v minulom roku. My sa bližšie pozrieme na šance a možnosti pozorovania polárnej žiary najmä u nás.
Prúdy nabitých častíc
Iste ste už na internete videli množstvo krásnych a pestrofarebných fotografií zachytávajúcich polárnu žiaru. A možno ste ju videli aj na vlastné oči. Za polárnym kruhom si takéto úchvatné predstavenie možno užiť naozaj často, takmer každú noc. V polárnych oblastiach sú šance najväčšie, o to vzácnejší je výskyt aurory borealis (latinský názov severnej polárnej žiary) z nášho územia.
Výskyt polárnych žiar nie je podmienený iba silnou slnečnou aktivitou. Každú sekundu sa totiž z našej hviezdy uvoľní viac ako miliarda ton elektricky nabitých častíc, ktoré smerujú do jej okolia rýchlosťami 200 až 1 200 km/s. Pre pozorovateľa za polárnym kruhom pritom často postačí, aby bola magnetická orientácia nabitých častíc slnečného vetra orientovaná záporne v porovnaní so zemskou magnetosférou – zemským magnetickým poľom, ktoré chráni našu planétu pred priamym dopadom častíc. V takomto prípade sú častice zvádzané siločiarami smerom k magnetickým pólom Zeme. Tam vnikajú vysokou rýchlosťou do atmosféry, zrazia sa s atómami a molekulami vzduchu, pričom dochádza k excitácii, ionizácii a vyžiareniu fotónov s konkrétnou vlnovou dĺžkou.
Farba a jas
Každú farbu polárnej žiary má na svedomí iná reakcia v inej výške v atmosfére. Niekedy sú ich hranice dobre definované, inokedy sa zasa miešajú. Na ich vzhľad má vplyv aj Mesiac či Slnko.
Medzi tie najnižšie patrí ružová farba, ktorá predstavuje emisiu molekulárneho dusíka vo výškach okolo 80 km. Tú je možné pozorovať najmä z polárnych oblastí počas aurorálnych búrok, keď častice vnikajú do atmosféry vysokou rýchlosťou a majú dostatok energie. Nad ňou sa nachádza najznámejšia zelená polárna žiara, spôsobená atomárnym kyslíkom vo výškach približne 100 až 200 km. Vyššie od nej žiari atomárny kyslík v známej červenej farbe, ktorá dosahuje výšku až 300 km nad povrchom Zeme. Tam je koncentrácia častíc oveľa menšia než v menších výškach. Modrú polárnu žiaru môžeme vidieť v prípade, že Slnko alebo Mesiac odrazeným slnečným svetlom nasvieti červenú polárnu žiaru vysoko v atmosfére. Pozorovať ju možno aj počas silných geomagnetických búrok, keď sa častice molekulárneho dusíka v atmosfére dostanú do väčších výšok, kde ich ožiari slnečné svetlo obsahujúce UV žiarenie, excitujú a vyžarujú tmavú modrú farbu. To sa deje vo výškach až do 500 km.
V závislosti od narušenia zemskej magnetosféry môžu byť polárne žiary veľmi slabé alebo aj veľmi jasné, od neviditeľných pre ľudské oko až po také, ktoré prežiaria jas nočnej oblohy a farbami osvetlia aj okolitú krajinu.
Dostatočná výška
Na to, aby sme polárnu žiaru sledovali aj z nášho územia, musí na povrchu Slnka dôjsť k významnejšej erupcii či uvoľneniu slnečného vetra z tzv. koronálnej diery (oblasť slnečnej koróny s výnimočne nízkou hustotou a teplotou, ktorá je zdrojom zosilneného slnečného vetra). K slnečným erupciám, výronom koronálnej hmoty, však môže prísť tesne po sebe aj opakovane, čo výsledný efekt posilní. Sila, rýchlosť a hustota častíc slnečného vetra dokážu doslova ohýbať zemskú magnetosféru, ktorú akoby silný slnečný vietor sfukoval bližšie k rovníku planéty. Na severnej pologuli je to smerom na juh. Vtedy sa tie najjasnejšie polárne žiary presunú z úrovne nórskeho mesta Tromsø napríklad nad Kodaň, ktorá je k nám oveľa bližšie.
Ako sme už uviedli, reakcie spôsobujúce polárne žiary sa v zemskej atmosfére odohrávajú vo výškach približne 80 až 300 km. A to už je dostatočne vysoko na to, aby sme ju zachytili aj zo Slovenska. Opäť si pripomeňme, že vysoko v atmosfére žiari najmä červená farba, a preto ju z nášho územia pozorujeme najčastejšie. Jasné polárne žiary sa v minulosti dali vidieť napríklad v roku 1989, a to konkrétne v revolučný večer 17. novembra, ale aj v roku 2015, či naposledy 5. novembra 2023, kedy bola polárna žiara krásne a farebne pozorovateľná aj voľným okom. Podobné momenty možno nastanú aj v rokoch 2024 či 2025. Ako sa teda na polárnu žiaru pripraviť?
Náročná predpoveď
Polárnu žiaru je pomerne ťažké predpovedať. Na internete nájdeme rôzne upozornenia od relevantných, no, žiaľ, aj nerelevantných zdrojov, ktorých informácie často zavádzajú alebo ich nevedia správne vyhodnotiť a interpretovať. Preto odporúčame sledovať stránky zamerané na popularizáciu vedy, ktoré pravidelne publikujú články o dianí na nočnej oblohe. Existuje aj možnosť získania upozornení na úkazy prostredníctvom aplikácií či rôznych astronomických skupín na sociálnych sieťach.
Pokúsme sa priblížiť, ako hodnotiť údaje z aplikácií a rôznych internetových modelov, ktoré prevádzkujú ústavy zamerané na výskum vesmírneho počasia a zemskej atmosféry, napríklad americký Národný úrad pre oceán a atmosféru (NOAA).
Povedzme, že na Slnku dôjde k silnejšej erupcii. Erupcie sú klasifikované do piatich skupín: A, B, C, M a X. Nás zaujímajú hlavne tie z triedy M a X. Pritom je potrebné, aby sa počas erupcie uvoľnil zmagnetizovaný oblak nabitých častíc, ktorý sa odborne nazýva výron koronálnej hmoty (Coronal Mass Ejection, CME). Cesta k Zemi trvá približne dva dni. Poznáme modely, ktoré nám predpovedajú smer, rýchlosť a hustotu slnečného vetra z prichádzajúceho CME, napríklad ENLIL. Za ten čas sa však jeho vlastnosti môžu meniť, preto sa pri takejto predpovedi nemožno spoliehať na to, že úkaz určite nastane.
Text a foto Tomáš Slovinský
riaditeľ OZ Astronómia pre všetkých
