Silna burza magnetyczna kategorii G3. Wysyp zórz polarnych nad Polską (07.10.2015) - opracowanie wydarzenia

Tego w tym cyklu słonecznym jeszcze nie było - strumień wiatru słonecznego podwyższonej prędkości uwalniany z jednej z wielu dziur koronalnych, przyczynił się do tak znacznego wzrostu aktywności geomagnetycznej, że zorze polarne dotarły nawet nad szerokości umiarkowane. Dla Polski było to już piąte wystąpienie tego zjawiska w 2015 roku, a trzecie w ciągu ostatniego miesiąca. Pora na opracowanie wydarzenia wraz z licznymi zdjęciami nadesłanymi przez czytelników bloga.

Wzrost aktywności geomagnetycznej między 6 a 8 października był spodziewany praktycznie od początku miesiąca, o czym wspominałem w pierwszym za ten miesiąc komentarzu na podstronie Solar Update, wraz z pojawieniem się przy wschodniej krawędzi nowej dziury koronalnej. Nikt jednak nie oczekiwał, że uwalniany przez nią wiatr słoneczny podwyższonej prędkości (CHHSS, od coronal hole high speed stream) docierając do Ziemi wywoła aż tak znaczący wzrost aktywności zórz, że te dotrą nad umiarkowane szerokości geograficzne. W przeważającej ilości przypadków do tak rozległego wystąpienia zórz potrzeba uderzenia koronalnych wyrzutów masy (CME) uwalnianych po silnych rozbłyskach słonecznych, z kolei uderzenia strumieni CHHSS najczęściej kończą się burzami magnetycznymi ograniczającymi się do biegunów i wysokich szerokości geograficznych.

CHHSS dotarł do Ziemi przed południem 7 października i z uwagi na dominujące południowe skierowanie składowej Bz, wywołał momentalnie umiarkowaną burzę magnetyczną kategorii G2 (Kp=6). Taki stan utrzymywał się przez sześć godzin, po czym burza osłabła do najniższej kategorii G1 - również utrzymującej się około sześć godzin. Około godz. 18:00 CEST gdy Europę Środkową, w tym Polskę ogarniał zmierzch, burza uległa rozwojowi do stanu początkowego (G2) co sprawiło, że na blogu po raz kolejny w tym roku ogłoszony zostały nieoczekiwanie stan "gotowości zorzowej".

Zestawienie danych nt. właściwości wiatru słonecznego z 07.10.2015 r. z 22:00 CEST w momencie rozwoju burzy do kategorii G3 (Kp=7). Charakterystyka zmian wyraźnie wskazuje na dotarcie do Ziemi strumienia wiatru podwyższonej prędkości z dziury koronalnej (CHHSS), które zarysowało się wręcz w podręcznikowy sposób. W pierwszej bowiem kolejności sonda ACE zaczęła rejestrować stopniowy, rozłożony w czasie wzrost gęstości wiatru z mniej niż 10 do ponad 40-50 protonów/cm³. Dopiero kilka godzin później zaczęła rosnąć prędkość - z mniej niż 400 do ponad 700 km/sek., co także było rozłożone w czasie, i czemu towarzyszyło jednocześnie szybkie zmniejszenie gęstości. Są to typowe oznaki dotarcia do naszej planety CHHSS, a ponieważ skierowanie składowej pola magnetycznego wiatru słonecznego (Bz) pozostawało południowe przez długi czas, możliwa była wzmożona aktywność geomagnetyczna łącznie przez ponad 43 godziny. (SWPC)

Poziom zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego - oficjalne wykresy słupkowe SWPC (zestawienie za okres od początku 7 października do wieczoru 9 października). Widocznych 14 epizodów z burzą magnetyczną (po 3 godziny za epizod) - w maksimum wzrost zaburzeń Kp do 7 odpowiadający burzy kategorii G3, utrzymywał się jedynie przez 3 godziny, jednak poprzedzający go i następujący po nim epizod z burzą G2 (Kp=6) także zaowocował zorzami polarnymi nad Polską, co nie zawsze ma miejsce przy burzy tej siły. Zaburzenia poniżej poziomu burzy zmalały dopiero w noc z 8 na 9 października. (SWPC)

Burza magnetyczna takiej siły jest zwykle jeszcze zbyt słaba, by można myśleć o zorzach w Polsce, chociaż nie brakuje przypadków, gdy zjawisko to występowało nad naszym krajem - nie uciekając daleko w przeszłość wystarczy się cofnąć do 7 i 9 września tego roku, ledwie 30 dni wcześniej. Do tego dochodzi fakt, iż jesteśmy niedaleko po równonocy jesiennej, z czym wiąże się jeszcze tzw. efekt równonocy - niezbadany fenomen sprawiający, że w okolicach obu równonocy w roku wiatr słoneczny napływający ku Ziemi jest w stanie wywoływać większą aktywność zórz polarnych, niż normalnie by to czynił w pozostałych okresach roku. Aby się nie powtarzać - szerzej o "efekcie równonocy" pisałem przy okazji poprzedniego opracowania pod tym linkiem.

7 października Polska przebywała (zresztą wciąż przebywa i jeszcze długo się to nie zmieni) w strefie stabilnego wyżu uformowanego w zimnym i suchym powietrzu, przynoszącego nam od wielu dni dominację słonecznej aury jak i pięknie rozgwieżdżone noce za sprawą Księżyca zmierzającego do nowiu. Trudno o lepsze okoliczności - około 21:30 CEST burza uległa intensyfikacji do poziomu silnej kategorii G3 (Kp=7) dając całkowitą pewność obecności zórz polarnych nad naszym krajem i ukazując warunki jednoznacznie wskazujące na występowanie zjawiska nad szerokościami umiarkowanymi - przyszła pora na piąty w tym roku alarm zorzowy. Od czytelników spłynęły relacje i fotografie z ukazania się pięknych zórz na niebie, które swoim zasięgiem objęły nawet południowe województwa. Prędkość wiatru z mniej niż 400 km/sek. w godzinach porannych wzrosła stopniowo do około 800 km/sek., czemu towarzyszył jednoczesny spadek wcześniej nabranej stopniowo gęstości wiatru z ponad 40 do mniej niż 10 protonów/cm³ będący jedną z głównych cech właściwych dla uderzeń strumieni wiatru z dziur koronalnych. Skutkowało to przeważnie słabszą intensywnością zórz, choć za to ich dynamika była większa niż przy słabszych wartościach prędkości wiatru. Tak korzystne okoliczności zachodziły przez trzy godziny, po czym burza osłabła do kategorii G2, wciąż jednak przynosząc sporadyczne okresy widoczności zórz nad umiarkowanymi szerokościami geograficznymi. Warto więc odnotować fakt, że zjawisko z naszego kraju ponownie zostało dostrzeżone zanim burza osiągnęła swoje maksimum (G3), na co być może również złożył się w jakiejś części "efekt równonocy".

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autor: Karol Babiel (Nowogród, podlaskie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autor: Tomasz Jaworski (Szczecinek, zachodnio-pomorskie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autor: Bartek Kreński.

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autor: Marek Sałatowski (Gdynia, pomorskie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autorka: Justyna Zarzecka (Biała Woda k. Suwałk, podlaskie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autorka: Justyna Zarzecka (Biała Woda k. Suwałk, podlaskie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autork: Markoniusz (Lebiedzin k. Augustowa, podlaskie)

Jeszcze do południowych godzin 8 października taka aktywność geomagnetyczna pozostawała bez zmian, dając możliwość obserwacji zjawiska kolejnym obserwatorom, tym razem po drugiej stronie Atlantyku. Ponieważ prędkość wiatru nieustannie utrzymywała się na wysokich poziomach rzędu 750-770 km/sek. przy niezmiennie południowym skierowaniu Bz, aktywność burzy była podtrzymywana aż do nocy z 8 na 9 października, podczas której ostatecznie zakończyła się po około 43 godzinach od rozpoczęcia. Mimo szans na powtórkę z rozrywki tym razem aktywność zjawiska nie wzrosła już do poziomu z poprzedniego wieczoru, co było wariantem najbardziej prawdopodobnym, jednak chyba każdy z nas liczył po cichu, że przy tak układających się okolicznościach i warunkach wiatru słonecznego, uda się "dogrywka" noc po nocy. Niestety nie tym razem - choć jest to już i tak rekordowy rok od początku 24. cyklu aktywności słonecznej - pozostało jeszcze ponad 2,5 miesiąca i niewykluczone, że nie było to ostatnie słów zórz polarnych dla Polski w tym roku.

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autorka: Milada Muszyńska (Doliwo, mazowieckie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autor: Szymon Grudny.

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autorka: Dominika Trusewicz (Wejherowo, pomorskie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autorka: Joanna Orlicz (Okolice Suwałk, podlaskie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autor: Kuba Jabłoński (Radzyń Chełmiński, kujawsko-pomorskie)

Zorza polarna nad Polską sfotografowana 07.10.2015 r.
Autor: Andrzej Błoński (Okolice Rzeszowa, podkarpackie)

Time-lapse.

Autor: Tomasz Jaworski (Szczecinek, zachodnio-pomorskie)

Time-lapse.

Autor: Kuba Jabłoński (Radzyń Chełmiński, kujawsko-pomorskie)

Burza magnetyczna kategorii G3 z 7-8 października 2015 roku jest jedną z dłuższych w tym cyklu słonecznym i jednocześnie piątą w tym roku, która zaowocowała zorzami nad szerokościami umiarkowanymi. Takie rarytasy nie zdarzały się nawet podczas maksimów cyklu w 2011 i 2014 roku, choć już wtedy wielokrotnie wspominałem, że nic straconego - bo fazy spadkowe cykli słonecznych (już po maksimach) charakteryzują się występowaniem istotnych wydarzeń z dziedziny pogody kosmicznej, których nie powstydziłoby się samo maksimum słoneczne. Faza spadkowa cyklu trwa, produkcja plam coraz słabsza, rozbłysków ubywa, a zórz przybywa - właśnie za sprawą powstawania licznych dziur koronalnych, które tak jak ta z początku października formują się niekiedy w miejscach korzystnie ukierunkowanych na naszą planetę. Następna widoczna na zdjęciach z SDO w długości fali 193 angstremów przechodzi właśnie przez centralne części tarczy na północnej półkuli słonecznej i niewykluczone, że w najbliższym czasie odnotujemy kolejne uderzenie CHHSS i możliwy w związku z nim wzrost aktywności geomagnetycznej - choć tym razem skierowanie tej dziury na Ziemię nie jest aż tak korzystne, jak poprzednio.

Warto zwrócić jeszcze uwagę, że w trakcie tej burzy aktywność słoneczna pozostawała (i pozostaje) bardzo niska, podobnie jak podczas burz kategorii G2 z początku poprzedniego miesiąca. Tarcza naszej Dziennej Gwiazdy jest prawie całkowicie wolna od grup plam, aktywność rozbłyskowa w ogóle nie zachodzi, a liczba Wolfa tylko nieznacznie jest wyższa od zera za sprawą kilku drobnych plam widocznych przy południowo-wschodniej krawędzi tarczy. Po raz kolejny mamy więc potwierdzenie, że nie tylko na grupach plam i rozbłyskach powinniśmy się skupiać oczekując szans na zorze polarne, ale także na innych zjawiskach z zakresu aktywności słonecznej jak powstawanie dziur koronalnych czy długotrwałe zmiany w skierowaniu międzyplanetarnego pola magnetycznego potrafiące przynieść takie wzrosty aktywności geomagnetycznej, mimo bardzo głębokiej ciszy w aktywności naszej gwiazdy.

Potraktujmy to jako zachętę na kolejne miesiące i promyk nadziei dla tych, którzy tym razem albo nie zdążyli na "alarm", albo nie widzieli zjawiska mimo prowadzonej obserwacji na przykład z powodu zaświetlenia nieba. Ja będąc na Pomorzu niestety zórz nie dostrzegłem dzięki aglomeracji trójmiejskiej od północnej strony nieba, z drugiej zaś strony nie mogłem też sobie pozwolić na poważniejsze łowy z prywatnych względów - cieszę się jednak, że tak licznie raportowaliście wówczas obecność zórz i że zechcieliście podzielić się swoimi zdobyczami fotograficznymi z tej emocjonującej nocy.

O zmianach w aktywności słonecznej można czytać w bieżąco prowadzonych aktualizacjach komentarzy na podstronie Solar Update. Warunki aktywności słonecznej i zórz polarnych na żywo wraz z objaśnieniami dostępne na podstronie Pogoda kosmiczna.

Bądź na bieżąco ze zjawiskami astronomicznymi i zapleczem amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku lub GooglePlus.