Aurora (šiaurės ir pietų pašvaistė) – kas tai ir kaip susidaro

Atraskite, kas yra aurora (šiaurės ir pietų pašvaistė), kaip susidaro, kur ir kada ją geriausia stebėti — aiškiai, moksliniu ir kultūriniu požiūriu.

Aurora, dar vadinama poliarine šviesa, šiaurės šviesa arba pietų šviesa, yra natūralus šviesos reiškinys danguje. Jos paprastai matomos aukštųjų platumų (Arkties ir Antarktidos) regionuose. Auroros susidaro, kai Žemės magnetosferą trikdo Saulės vėjas.

Aplink Šiaurės ašigalį esanti aurora vadinama Aurora borealis arba "šiaurės pašvaistė". Aplink Pietų ašigalį ji vadinama Aurora australis arba "pietų aušra", arba "pietų šviesa". Ją galima matyti iš didelių atstumų, danguje ji driekiasi už daugelio šimtų mylių.

Auroros gali atsirasti bet kuriuo metu, tačiau jas galima pamatyti tik naktį, nes jų šviesa nėra tokia stipri kaip dienos šviesa. Per aurorą galima matyti net silpnas žvaigždes.

Visose šalyse, kuriose šis reiškinys reguliariai vyksta, su aurora siejama daugybė legendų.

Kaip susidaro aurora

Aurora susidaro dėl sąveikos tarp Saulės vėjo — pluošto įkrautų dalelių (elektronų ir protonų) — ir Žemės magnetinio lauko bei atmosferos. Kai stipresnės dalelių srovės (pvz., po koroninės masės išmetimo arba išgėrimo iš Saulės vainiko) pasiekia Žemę, jos sulėtėja ir juda palei magnetinio lauko linijas link magnetinių polių. Magnetosferoje vyksta procesai, vadinami magnetiniu persijungimu (magnetic reconnection), kurie atlaisvina didelį energijos kiekį ir paleidžia daleles link planetos atmosfere.

Šios dalelės susiduria su viršutinių atmosferos sluoksnių (dažniausiai 80–600 km aukštyje) atomais ir molekulėmis, jas sužadina arba ionizuoja. Grįžtant į žemesnę energijos būseną, atomai spinduliuoja fotonus — taip matome šviesą, kurią vadiname aurora.

Spalvos, aukštis ir fizika

• Žalia spalva (dažniausiai) atsiranda dėl sužadintos deguonies atomų emisijos ~557,7 nm diapazone ir dažniausiai susidaro 100–250 km aukštyje.
• Raudona spalva (retesnė) gaunama taip pat iš deguonies, bet aukštesniuose sluoksniuose (>200–300 km) — ji yra silpnesnė ir dažniausiai matoma stiprių audrų metu.
• Mėlyni, violetiniai ir rožiniai tonai kyla dėl azoto molekulių ir jonizuoto azoto emisijų; intensyvesnės audros gali suteikti platų spalvų spektrą.
• Protoninė aurora susijusi su protonų kritimu į atmosferą ir gali sukelti kitus emisijos spektrus (pvz., vandenilio linijos).

Auroros forma ir spalvos priklauso nuo dalelių tipo, jų energijos, atmosferos sudėties ir aukščio. Tipiški aukščiai — nuo maždaug 80 km (žemesnės, dažnai mėlynos spalvos) iki virš 500–600 km (raudonos emisijos balkšvu fonu).

Formos ir judesiai

Auroros gali įgauti įvairias formas: skaidrios juostos ar lankai, „užuolaidos“ su vertikaliomis juostelėmis, spindinčios koronų struktūros, pulsuojanti arba blyksinti šviesa. Šios formos keičiasi per sekundes arba per valandas — tai priklauso nuo magnetosferos dinamikos ir Saulės vėjo variacijų.

Kada ir kur galima pamatyti aurorą

Auroros dažniausiai matomos aukštose platumose šalia magnetinių polių, tačiau stipresni geomagnetiniai audros epizodai (pvz., dėl CME arba plataus koronalinio ertmės srauto) gali išplėsti auroralinį ovalą į vidutines platumas — kartais jas galima stebėti net Europoje, JAV žemyninėje dalyje arba Kinijoje. Matomumui labai svarbūs:

• Tamsus dangus — mažai šviesos taršos (miestų šviesos slopina auroros matomumą);
• Aiškus oras — debesys uždengia reiškinį;
• Fazė mėnulio — ryškus Mėnulis sumažina kontrastą;
• Geomagnetinė aktyvumo indeksai — pvz., Kp indeksas; rekordiškai stiprios audros (aukštas Kp) leidžia aurorai pasiekti mažesnes platumas.

Įtaka technologijoms ir saugumas

Nors aurora pati žmonėms nėra pavojinga, su ja susijusi magnetinė audra gali turėti reikšmingų techninių pasekmių: sutrikdyti radijo ryšį (ypač HF bangomis), paveikti GPS tikslumą, sukelti elektronikos gedimus palydovuose, indukuoti nuolatinį srovės komponentą aukštos įtampos elektros tinkluose (galintį sugadinti transformatorius) bei paveikti naftos ir dujų vamzdynų elektrocheminę aplinką. Dėl to vyksta stebėjimo ir perspėjimo programos, kurių informacija skirta energetikos, aviacijos ir palydovų operatoriams.

Kaip fotografuoti aurorą

• Naudokite trikojį — ilgalaikė ekspozicija būtina;
• Objektyvas su plačiu kampu ir dideliu atidarymu (pvz., f/2.8 arba plačiau);
• Nustatykite aukštą ISO (dažnai 800–3200, priklausomai nuo kameros);
• Ekspozicija nuo kelių iki keliolikos sekundžių — trumpesnė, jei aurora juda greitai;
• Fokusas rankiniu režimu nustatytas į begalybę arba ant ryškios žvaigždės; fotografuokite RAW formatu.

Mitai, kultūra ir mokslas

Aurorą lydi gausybė legendų ir mitų: vienose kultūrose ji buvo laikoma dievų arba protėvių ženklais, kitose — pranašystėmis ar karo ženklu. Šiuolaikinis mokslas tiria auroros mechanizmus ir jų poveikį Žemei: tam skirti misijos ir palydovai, pavyzdžiui, THEMIS, ACE ar kiti stebėjimo instrumentai, leidžia geriau suprasti magnetosferos dinamiką ir pagerinti perspėjimo sistemas.

Santrauka: aurora — tai grožis ir mokslinis reiškinys vienu metu: ji atsiranda dėl Saulės vėjo ir Žemės magnetosferos sąveikos, pasižymi įvairiomis spalvomis ir formomis, gali būti stebima dažniausiai arti magnetinių polių, o kartais — ir toliau ties vidutinėmis platumomis, kai geomagnetinė aktyvumas labai padidėja. Nors nuo jos nekyla tiesioginis pavojus stebėtojams, su ja susijusios magnetinės audros gali turėti realių pasekmių moderniai infrastruktūrai.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra aurora?

K.: Kur dažniausiai matomos auroros?

K: Kas sukelia auroras?

K: Kas yra Aurora borealis?

K: Kas yra australinė aurora?

K: Kada gali būti auroros ir kada jas galima pamatyti?

K: Kokios legendos siejamos su auroromis?

Paieška pagal raidę