Silna burza magnetyczna kategorii G3 (06-07.03.2016) - opracowanie wydarzenia

Nie musieliśmy długo czekać na kolejne wystąpienie zórz polarnych nad naszym krajem. Jeśliby potraktować noworoczną burzę magnetyczną jako ich debiut w tym roku - i chyba tak należy czynić, skoro poza Sylwestrowym wieczorem były one obserwowane także w pierwszych godzinach 1 stycznia, to podsumowywana dziś burza jest już trzecim przypadkiem uwiecznienia zorzy polarnej z umiarkowanych szerokości geograficznych w tym roku - a jesteśmy dopiero przed połową trzeciego miesiąca. Wprawdzie podczas burzy z 16 lutego zjawisko było widoczne jedynie fotograficznie i tylko w pasie północnych województw, ale zorza to zorza. Jak tym razem rozwijała się sytuacja? Czas na opracowanie, w którym oprócz przebiegu burzy i potencjalnych przyczyn również wyjaśnienie wątpliwości nadesłanych przez czytelników skąd taka burza przy braku jej wyraźnych zwiastunów jak i garść ogłoszeń parafialnych.

Nic nie zapowiadało takiego scenariusza. W tygodniu poprzedzającym burzę z 6-7 marca dzień w dzień obserwowaliśmy bardzo niską aktywność słoneczną. Mimo, że tarcza słoneczna nie stała się całkowicie wolna od obszarów aktywnych, to jednak te niewielkie widoczne wówczas grupy plam kompletnie nie posiadały zdolności wytwarzania silnych rozbłysków, które traktować moglibyśmy jako wstęp do tego późniejszego rozwoju sytuacji. Skoro nie plamy i rozbłyski połączone z koronalnymi wyrzutami masy to może dziura koronalna? Z pewnych względów wydaje się to najbardziej prawdopodobny wariant. Mieliśmy bowiem na około 3-4 dni przed burzą niewielką dziurę koronalną widoczną na zdjęciach z sondy SDO na północnej półkuli słonecznej, jednakże jej rozpiętość była zbyt niewielka aby można oczekiwać, że uwalniany przez nią strumień wiatru słonecznego podwyższonej prędkości (CHHSS) zdoła w znacznym stopniu wpłynąć na warunki pogody kosmicznej. Spodziewane były bardzo niewielkie efekty napływu wiatru, jednak oczekiwane one były w sobotę (5 stycznia) z możliwością wywołania wzrostu aktywności geomagnetycznej głównie na szerokościach okołobiegunowych, przy prognozowanym indeksie Kp nie przekraczającym 4, a więc pozostającym poniżej wartości burzowych.

Tak też w sobotę i większość niedzieli się działo. Warunki pogody kosmicznej rzeczywiście pozostawały wygaszone, a indeks Kp w porywach osiągał wartość 3, co jest wciąż oznaką ciszy w ziemskim polu magnetycznym. Nadeszły jednak późno-popołudniowe godziny w niedzielę 6 marca - i coś drgnęło. Wiatr słoneczny napływający na Ziemię przybrał południowe skierowanie pola magnetycznego (wskaźnik Bz ujemny) o niewielkim wprawdzie natężeniu do -5nT, ale za to o stabilnym skierowaniu bez wahań obserwowanych dzień wcześniej. Wyciszona pogoda w ziemskim otoczeniu przeszła na wartości burzowe, rozpoczynając stan słabej burzy magnetycznej kategorii G1 (Kp=5) - godz. 18:28 CET. Zorze polarne poza szerokościami okołobiegunowymi zwiększyły zasięg do wysokich szerokości geograficznych.

Minęły jednak trzy godziny i dzięki wciąż stabilnemu skierowaniu pola magnetycznego wiatru przybierającego już umiarkowane natężenie dochodzące do -10, -15nT, burza zwiększyła aktywność do kategorii G2 (21:48 CET). Już w tym momencie działo się więcej od najbardziej optymistycznych prognoz. W tej chwili z perspektywy Polski istniało już 50% szans na sukces - burze tej siły wiele razy przynosiły nam zorze polarne (choć przeważnie subtelne), ale nie brakowało też przypadków, gdy wciąż trzeba było się jeszcze obejść smakiem. Sytuacja jednak rozwinęła się jeszcze bardziej by od godz. 00:59 CET (już 7 marca) przy wzroście indeksu Kp do 7 rozpocząć stan silnej burzy magnetycznej kategorii G3. Tutaj już nie można było mieć powątpiewania co do wystarczającego zwiększenia zasięgu widoczności zorzy polarnej, tutaj już była gwarancja. Niestety z uwagi na bardzo zróżnicowane warunki pogodowe w kraju nie wszystkie województwa mogły liczyć na porównywalnie sprzyjający niski poziom zachmurzenia.

Nie zabrakło jednak miejsc, gdzie usiany gwiazdami firmament zastąpił wcześniejszy ponury widok pełnego zachmurzenia towarzyszący nam tej zimy zdecydowanie zbyt często. A ponieważ Księżyc przebywał na mniej niż trzy doby przed nowiem, nie było mowy o rozświetlaniu nieba jego blaskiem i tłumienia zorzy polarnej. Relacje o swoim zorzowym sukcesie wraz z fotografiami zjawiska nadesłali czytelnicy m.in. z Wielkopolski, Podlasia i Mazowsza. Pojawiły się też relacje i fotografie zórz nawet ze Śląska, zaś w krajach Europy Środkowej leżących na porównywalnych do Polski szerokościach geograficznych komentarze o bezproblemowo widocznych gołym okiem zorzach spoza rejonów zurbanizowanych spłynęły z Niemiec, Holandii czy Belgii. Burza docierając nad umiarkowane szerokości geograficzne objęła swoim zasięgiem także Wielką Brytanię, która otrzymała efektowne widowisko nad całym swoim obszarem po południowe granice, gdzie zorze okazały się równie spektakularne - a może i bardziej dzięki bogatszej kolorystyce, co te na szerokościach okołobiegunowych. W moim przypadku niestety o sukcesie mimo lokalizacji na Pomorzu napisać nie mogę (niestety jak już się robi drugą z czterech nocek w jak to nazywam mini-maratonie w pracy, trudno tu o jakichkolwiek zorzowych przyjemnościach myśleć). Mam nadzieję, że swój astronomiczny limit pecha na ten rok wykorzystałem w całości. Poniżej materiały nadesłane przez czytelników (informacje o autorstwie, lokalizacji i czasie wykonania zdjęcia (jeśli został podany) po najechaniu kursorem na miniatury i w nazwie pliku).

Co ciekawe, wszystkie powyższe fotografie zórz z Polski zostały wykonane przez czytelników pomiędzy godz. 22:10 a 23:10 CET, kiedy to burza osiągała kategorię G2, jeszcze przed swoim maksimum między 01:00 a 04:00 w nocy. Na maksimum załapała się za to przede wszystkim Wielka Brytania - widać dzięki temu (poniżej) jak znacząco może się różnić widowiskowość zjawiska zaledwie między kategorią G2-G3. Ta pierwsza burza o ile daje nam 50% szans na sukces, przeważnie kończy się zjawiskami znacznie subtelniejszymi. Przy burzy G3 będącej gwarancją poszerzenia się owalu zorzowego nad szerokości umiarkowane wzrost atrakcyjności zjawiska jest ewidentny. Tylko ostatnie z przykładowych zdjęć pochodzi z Norwegii, pozostałe to Niemcy (pierwsze) i Wielka Brytania właśnie. Można napisać, że Anglicy otrzymali od Słońca podobny prezent co Polacy 7 października 2015 roku również podczas burzy magnetycznej kategorii G3 i również wywołanej napływem CHHSS, tyle, że wówczas trwała ona znacznie dłużej. (informacje o autorstwie i lokalizacji po najechaniu kursorem na miniatury i w nazwie pliku).

Po bardzo wyraźnym wzroście aktywności geomagnetycznej, który swoje maksimum z Kp=7 osiągał przez trzy godziny, warunki znacząco osłabły i od godz. 03:55 CET przez następnych sześć godzin burza posiadała już tylko słabą kategorię G1 ograniczając się swoim zasięgiem do wysokich szerokości geograficznych. Spadek zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego wywołanych oddziaływaniem wiatru słonecznego w ujęciu globalnym zmalał poniżej wartości burzowych w poniedziałkowe przedpołudnie około godz. 10:00 CET.

Była to trzecia w tym roku burza magnetyczna przynosząca zorze polarne nad szerokości umiarkowane (po sylwestrowo-noworocznej i 16 lutego) i jednocześnie pierwsza kategorii G3 od czasu tej z 7 października 2015 roku. Poprzednią silną burzę magnetyczną wywołał właśnie napływ strumienia CHHSS z dziury koronalnej, którą obserwować mogliśmy dzięki sondzie SDO w pierwszych dniach października 2015. Efekty jej oddziaływania były podręcznikowe, warunki wiatru słonecznego zmieniały się w jednoznaczny sposób wyraźnie wskazując na docieranie do naszej planety strumienia CHHSS.

Czy teraz mieliśmy powtórkę tamtej sytuacji? Wspominając na początku tekstu po raz pierwszy o możliwych przyczynach tak silnego wzrostu aktywności geomagnetycznej napisałem, że taki wariant - jakoby burzę wywołał strumień CHHSS z dziury koronalnej, jest najbardziej prawdopodobny. Dane nt. wiatru słonecznego (poniżej) z czasu burzy zebrane przez sondę ACE znajdującą się w punkcie Lagrange'a L1 na linii Słońce-Ziemia wykazują bowiem typowe oznaki napływania na Ziemię strumienia CHHSS. W pierwszej kolejności (1) zauważyć możemy powolny, rozłożony na wiele godzin stopniowy wzrost gęstości wiatru słonecznego, z około 5 do momentami 30 protonów/cm³; po nim (2) uwidacznia się wzrost prędkości wiatru - także stopniowy - z mniej niż 400 do 600-630 km/sek., któremu towarzyszy jednoczesny spadek gęstości (3) do mniej niż 10 protonów/cm³ i wzrost natężenia pola magnetycznego wiatru - tym razem szczęśliwie dla obserwatorów o stabilnym skierowaniu południowym dochodzącym do wartości -20nT.

Wspomniane okoliczności zdają się układać w sensowną całość wiedząc jakie są zawsze symptomy napływania na Ziemię strumieni CHHSS uwalnianych z dziur koronalnych. Napisałem jednak, że to wariant najbardziej prawdopodobny, a nie pewny. To co rzutuje na sensowność to fakt, z jak drobną i niewyraźną dziurą koronalną, kompletnie niewspółmierną do zaobserwowanych efektów, mieliśmy do czynienia. Żartobliwie można napisać, że właściwie trudno to jeszcze (stan z 2 marca) nazwać w pełni wykształconą dziurą koronalną, tak niewielkie twory sonda SDO rejestruje po kilkanaście razy w ciągu miesiąca i nigdy nie przyczyniają się one do wzrostów aktywności geomagnetycznej na miarę ostatniego. I tu dochodzimy do sedna odpowiedzi na pytanie od jednej z czytelniczek dlaczego nie wydano prognoz o nadchodzącej silnej burzy. Gdybyśmy mieli traktować tak niewielkie zaczątki dziur koronalnych jako potencjalne źródła tak silnych burz jak wydarzenie z 6-7 marca, to musielibyśmy zaprzątać sobie tym głowę dosłownie każdego tygodnia przy każdorazowemu zaobserowaniu nowej dziury koronalnej - tak częste i nieznaczące jeszcze są to twory, a wiemy przecież, że silnych burz magnetycznych w każdym tygodniu (czy nawet miesiącu) nie mamy, zatem szybko można by popaść w przesadę w drugą stronę oczekując co chwilę burz od G3 wzwyż - co zresztą objawia się w niektórych sensacyjnych mediach i sprawia, że takie prognozy pogody kosmicznej stają się de facto bezwartościowe. Raz na rok jak dobrze pójdzie sprawdzą się dzięki zrządzeniom losu i tyle z ich użyteczności.

Z kolei gdybyśmy mieli do czynienia z uderzeniem obojętnie jak dużego koronalnego wyrzutu masy wspomniane trzy kluczowe elementy - składowa Bz, prędkość i gęstość powinny wykazać zmianę skokową i dynamiczną z minuty na minutę. Sęk w tym, że na drodze Słońce-Ziemia koronografy nie zarejestrowały żadnych wyraźnych CME w dniach poprzedzających burzę.

Ostatnim ogniwem, które w mojej ocenie doskonale łączy się z przypuszczeniem, że to jednak CHHSS wywołał tak silną burzę na tle tak niewielkiej dziury koronalnej jaką obserwowaliśmy, jest nic innego jak efekt równonocy. Już pod koniec poprzedniego miesiąca, w marcowym "Niebie nad nami" w specjalnym rozdziale dla obserwatorów aktywności słonecznej wspominałem, że w tym i kolejnym miesiącu warto wykazać się wzmożoną czujnością, ponieważ w okolicach obu równonocy w roku nawet słabe porcje wiatru słonecznego potrafią wywoływać imponujące wzrosty aktywności geomagnetycznej, które normalnie w innych miesiącach nie powinny mieć miejsca. Podsumowywana dziś burza magnetyczna miała miejsce na zaledwie 13 dni przed tegoroczną równonocą wiosenną. Możliwe, a moim zdaniem wielce prawdopodobne, że mimo bardzo drobnych rozmiarów dziury koronalnej i skąpego w związku z tym strumienia CHHSS, zdołał on wywołać silniejsze zaburzenia w naszym kosmicznym otoczeniu, niż uczyniłby to dajmy na to w styczniu czy lipcu.

Przed rokiem 17 marca przyniósł nam najsilniejszą jak dotąd burzę magnetyczną kategorii G4. Trzy lata wcześniej - także 17 marca - silna burza kategorii G3. 11 marca 2011 - znowuż burza G3 i zorze nad naszym krajem. To samo z okolicami czasowymi równonocy jesiennej, ale na tej skupimy się za pół roku. Na tle wspomnianych informacji wszystko łączy się w całość, w którą chętnie wierzę. Przypuszczam również, że podobne emocje czekać nas mogą nie tylko, że w tym roku, ale i że nawet już w tym bądź następnym miesiącu. Śledźmy zatem każdego dnia poczynania naszej Dziennej Gwiazdy - nie tylko te w świetle widzialnym w postaci aktywności plamotwórczej czy ultrafiolecie dla aktywności rozbłyskowej, ale też pod kątem nieprzegapienia nowych dziur koronalnych, które niewątpliwie w obecnej fazie spadkowej cyklu słonecznego będą jeszcze powstawać, dając nam szansę na następne okresy z burzową pogodą kosmiczną i związane z nimi wzrosty aktywności zórz polarnych pomyślne dla Polaków - kolejna szansa być może już za 3-4 dni.

Skrótowy komentarz do bieżącej aktywności słonecznej - podstrona Solar Update
Warunki aktywności słonecznej i zórz polarnych na żywo z objaśnieniami - podstrona Pogoda kosmiczna.

---

AKTUALIZACJA ZASAD ALARMOWANIA DLA KORZYSTAJĄCYCH Z PUBLIKOWANYCH TREŚCI NA BLOGU I WSZELKICH POWIADOMIEŃ NA ŻYWO

Przy okazji opracowywanej dziś burzy magnetycznej (a właściwie już po burzy) otrzymałem kilka sygnałów, które ujmując rzecz najprościej - dały mi do zrozumienia konieczność drobnego przeredagowania zasad wyświetlania na tym blogu powiadomień na żywo (w formie alarmowych pasków pop-up jeżdżących Wam po ekranie), komentarzy na podstronie Solar Update jak i powiadomień na profilach bloga w serwisach fejsbuk i g+ oraz ponownego przypomnienia zasad wysyłki newslettera. Niektórzy bowiem dokonali błędnej oceny zakładając, że witrynę tworzy nie jedna osoba, lecz kilkuosobowa redakcja mogąca w tej kwestii "czuwać" na zmiany całodobowo. Właściwie to jest mi nawet miło, że można odnieść takie wrażenie, ale niestety rodzi to jednocześnie oczekiwania ze strony odbiorców, którym mimo najszczerszych chęci zwyczajnie nie jestem w stanie sprostać.

Z uwagi na różne zajęcia i obowiązki, z których najbardziej czasochłonnym pozostaje praca, nie zawsze jestem w stanie działać tutaj w odpowiedni sposób "na żywo", co odczuwają zwłaszcza ci początkujący, nie potrafiący jeszcze zbyt dobrze korzystać z aktualizowanych automatycznie danych na podstronie Pogoda kosmiczna i ich poniższych opracowań, przez co po ostatniej burzy nieco mi się oberwało. Na szczęście nauka nie idzie w las (a w nas!) i coraz więcej osób jest w stanie odpowiednio posiłkować się tymi danymi bez mojego komentarza. Z tego cieszę się najbardziej, ale swojej misji nie porzucam, nic tutaj znacząco się nie zmienia. Tyle, że:

- od pół roku moja praca przeszła w tryb zmianowy, często nieregularny, więc nie mogę dać gwarancji, że przy wszystkich następnych wystąpieniach zórz nad Polską stosowne informacje będą tu wyświetlane w czasie trwania burz magnetycznych. Nie ma problemu jeśli popołudnia czy wieczory mam wolne, chyba, że zaistnieją jeszcze inne czynniki losowe. Jeśli pracuję popołudniami lub w nocy (jak przy okazji tej burzy), to proponuję nie oczekiwać tutaj odpowiedniej informacji, ale skupić się na napływających danych, ponieważ wszelkie komentowanie sytuacji na bieżąco jest wówczas poza moimi możliwościami - gdy jest taka możliwość oznaczam to na podstronie Solar Update na samej górze ostrzegając o swojej nieobecności na blogu w danym czasie;

- newsletter specjalny (rozsyłany mailowo poza comiesięcznym newsletterem zwykłym) dotyczący wyłącznie ewentualności wystąpienia zórz polarnych w Polsce tak jak dotąd rozsyłany będzie z 1, 2 lub 3-dniowym wyprzedzeniem w zależności od możliwości pod warunkiem uwzględnienia w oficjalnych prognozach co najmniej silnej burzy magnetycznej kategorii G3 jako tej dającej gwarancję obecności zórz nad naszym krajem (o ile burza taka rzeczywiście zgodnie z prognozą zachodzi; wszak przewidywania bywają zawyżone). W przypadku prognozowanej możliwości wystąpienia burz magnetycznych kategorii G1-G2 zamieszczam komentarz wyłącznie na podstronie Solar Update przy okazji pisania o bieżącej aktywności słonecznej i geomagnetycznej.

I to chyba tyle na dziś, choć w temacie zórz polarnych w Polsce mimo coraz mniejszej ilości plam słonecznych ciąg dalszy z pewnością nastąpi...