Zorza polarna - Polski Serwis Naukowy

Aurora borealis

Zorza polarna wokół bieguna południowego (Aurora australis) zarejestrowana 11 września 2005 przez satelitę NASA IMAGE

Zjawiska w magnetosferze Ziemi

Zorza polarna nad południowym Oceanem Indyjskim widziana z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Zorza polarna (Aurora borealis, aurora australis) – zjawisko świetlne obserwowane na wysokich szerokościach geograficznych, występuje głównie za kołem podbiegunowym, chociaż w sprzyjających warunkach bywa widoczna nawet w okolicach 50. równoleżnika. Zdarza się, że zorze polarne obserwowane są nawet w krajach śródziemnomorskich.

Saturn – szósta planeta Układu Słonecznego pod względem oddalenia od Słońca. Jest to gazowy olbrzym, drugi pod względem masy i wielkości po Jowiszu, a przy tym paradoksalnie o najmniejszej gęstości ze wszystkich planet całego Układu Słonecznego. Saturn znany był już w świecie starożytnym. Charakterystyczną jego cechą są pierścienie składające się głównie z lodu i (w mniejszej ilości) z odłamków skalnych. Obecnie znamy 61 naturalnych satelitów Saturna (3 niepotwierdzone ostatecznie). Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga – Saturna.
Jowisz – piąta w kolejności oddalenia od Słońca i największa planeta Układu Słonecznego. Posiada wiele księżyców (odkryto 63) oraz system pierścieni. Jowisz wraz z Saturnem, Uranem i Neptunem to planety gazowe, czasem nazywane również planetami jowiszowymi.

Powstawanie zorzy polarnej

Powstawanie zjawiska związane jest z przepływem prądu w jonosferze na wysokości około 100 km ponad powierzchnią Ziemi w obszarze przenikania pasów radiacyjnych i atmosfery ziemskiej.

Podczas rozbłysków Słońce emituje protony o energiach do 1 GeV oraz elektrony o kilka rzędów wielkości mniejszej energii, co wynika z mniejszej masy spoczynkowej tych cząstek. Cząstki te są w większości odchylane przez ziemskie pole magnetyczne. Pułapkowane przez ziemską magnetosferę poruszają się po torze helisy wzdłuż linii pola magnetycznego łączących obydwa ziemskie bieguny magnetyczne powodując wzbudzenia atomów w obszarze polarnym, a skutkiem tego świecenie zorzowe. Atmosfera na dużych wysokościach jest zjonizowana i rozrzedzona, co jest przyczyną także emisji linii wzbronionych. Świecenie zorzowe tworzy ponad 270 linii emisyjnych, głównie tlenu i azotu.

Fale radiowe (promieniowanie radiowe) – promieniowanie elektromagnetyczne, które może być wytwarzane przez prąd przemienny płynący w antenie. Uznaje się, że falami radiowymi są fale o częstotliwości 3 kHz – 3 THz (3·103 – 3·1012 Hz). Wg literatury zachodniej zakres częstotliwości obejmuje fale od 3 Hz. Zależnie od długości dzielą się na pasma radiowe.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, MSK (ang. International Space Station, ISS; ros. Международная Космическая Станция, МКС; trb.: Mieżdunarodnaja Kosmiczeskaja Stancyja, MKS) – pierwsza stacja kosmiczna wybudowana z założenia przy współudziale wielu krajów. Składa się obecnie z 14 głównych modułów (docelowo ma ich liczyć 16) i umożliwia jednoczesne przebywanie sześciu członków stałej załogi (trzech do roku 2009). Pierwsze moduły stacji zostały wyniesione na orbitę i połączone ze sobą w 1998 roku. Pierwsza stała załoga zamieszkała na niej w roku 2000. Źródłem zasilania ISS są baterie słoneczne, transportem ludzi i materiałów zajmują się amerykańskie wahadłowce programu STS (od lutego 2003 do 26 lipca 2005 wstrzymane z powodu katastrofy Columbii) oraz rosyjskie statki kosmiczne Sojuz i Progress.

Wiatr słoneczny tworzą emitowane stale przez Słońce protony i elektrony o mniejszych prędkościach, a zatem i energiach, również wtedy, gdy na Słońcu nie obserwuje się plam. Także te są pułapkowane przez ziemskie pasy radiacyjne, ale ze względu na mniejsze energie nie wzbudzają tak intensywnie plazmy jonosferycznej, jak cząstki emitowane podczas rozbłysków i nie powodują większych zórz. Cząstki elementarne z rozbłysków są wysokoenergetyczną fazą wiatru słonecznego. Z powodu różniącego się ładunku protonu i elektronu obiegają Ziemię w przeciwnych kierunkach wytwarzając różnicę potencjału na krańcach magnetosfery (około 40 keV), która może się zmieniać po rozbłyskach i powodować indukcyjne przepływy prądu elektrycznego w jonosferze. Z tego powodu zorze bywają widywane częściej przed lokalną północą niż nad ranem.

Pas Van Allena (pas radiacyjny) – obszar intensywnego promieniowania korpuskularnego, otaczającego Ziemię. Składa się z naładowanych cząstek o wielkiej energii – głównie elektronów i protonów – schwytanych w pułapkę przez ziemskie pole magnetyczne, w którym poruszają się one po trajektoriach zbliżonych do helis, których osie są równoległe do linii pola magnetycznego łączących obydwa ziemskie bieguny magnetyczne. Cząstki te mogą powodować uszkodzenia elektronicznych komponentów satelity przebywającego przez dłuższy czas w strefie oddziaływania Pasów Van Allena.
Proton, p <(gr.) πρῶτον – "pierwsze" (l.poj., rodz. nijaki)> - trwała cząstka elementarna z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u. Protony są głównym składnikiem pierwotnego promieniowania kosmicznego. Protony wraz z neutronami (→ nukleony) tworzą jądra atomowe pierwiastków chemicznych. Liczba protonów w jądrze danego atomu jest równa jego liczbie atomowej, która z kolei jest podstawą uporządkowania atomów w układzie okresowym pierwiastków.

Po intensywnych rozbłyskach na Słońcu zorze obserwowano również na średnich szerokościach geograficznych, w tym ponad Polską, ale również w okolicach równikowych. Zjawisko widywano także w dzień, oraz podczas prawie niezaburzonego magnetyzmu.

Wizualne zorze polarne obserwowane były na Jowiszu, a w innych zakresach widmowych na Saturnie, Uranie i Neptunie. W układzie Jowisza na rozciągłość przestrzenną tych zjawisk mają wpływ przepływy plazmy z jednego z księżyców galileuszowych. Zorze były wywoływane - co najmniej dwukrotnie - poprzez detonację ładunku jądrowego grzejącego jonosferę, co zostało skrytykowane przez ekologów. Aparatura amerykańskiego programu badawczego HAARP również wywołała sztuczną zorzę polarną na skutek podgrzania jonosfery falami elektromagnetycznymi w zakresie fal krótkich o dużej energii skupionymi na niewielkiej przestrzeni.

Uran − gazowy olbrzym, siódma w kolejności od Słońca planeta Układu Słonecznego. Jest także trzecią pod względem wielkości i czwartą pod względem masy planetą naszego systemu. Nazwa planety pochodzi od Uranosa, który był bogiem i uosobieniem nieba w mitologii greckiej (klasyczna greka: Οὐρανός), ojcem Kronosa (Saturna) i dziadkiem Zeusa (Jowisza). Choć jest widoczny gołym okiem, podobnie jak pięć innych planet, starożytni obserwatorzy nie uznali go za planetę ze względu na jego niską jasność i powolny ruch po sferze niebieskiej. Sir William Herschel ogłosił odkrycie planety w dniu 13 marca 1781, po raz pierwszy w historii nowożytnej rozszerzając znane granice Układu Słonecznego. Uran to również pierwsza planeta odkryta przy pomocy teleskopu.
Równoleżnik - okrąg powstały wskutek przecięcia powierzchni kuli ziemskiej płaszczyzną prostopadłą do jej osi. Najdłuższym równoleżnikiem jest równik, który ma 40 075 km długości. Równik dzieli kulę ziemską na dwie półkule - północną i południową. Podstawowe równoleżniki to: równik, zwrotnik Raka i zwrotnik Koziorożca a także koło podbiegunowe północne i południowe. Równoleżniki mają różne długości, w zależności od szerokości geograficznej.

Zorze są obserwowane podczas burz jonosferycznych, a wysoka wówczas jonizacja powoduje zaburzenia w rozchodzeniu się fal radiowych, a nawet zupełny zanik.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)