Rozbłysk klasy X8.2 (10.09.17) i niepewny wpływ uwolnionego CME na zachodniej krawędzi tarczy słonecznej

Jak już na pewno wielu z Was wie po śledzeniu komentarzy Solar Update na sąsiedniej podstronie, w niedzielne popołudnie obszar aktywny 2673 wyprodukował swój kolejny bardzo potężny rozbłysk klasy X8.2, który jest jednocześnie drugim z najsilniejszych rozbłysków w trwającym od 2008 roku 24. cyklu aktywności słonecznej. Z rozbłyskiem powiązany był koronalny wyrzut masy o rzadko spotykanej w tym cyklu prędkości uwolnienia szacowanej na... 2900 km/sek., ale z uwagi na położenie obszaru 2673 w trakcie rozbłysku - a więc tuż za zachodnią krawędzią tarczy słonecznej - trudno oczekiwać poważniejszych efektów geomagnetycznych. Trudno - ale z pewnych względów warto na tym zjawisku się skupić i pogdybać.

Maksimum rozbłysku klasy X8.2 przypadło 10 września o godz. 18:06 CEST. Zjawisko było bardzo długotrwałe i dopiero po godz. 19:20 CEST emisja rentgenowska opadła poniżej klasy X. Z uwagi na fakt, że w trakcie rozbłysku obszar 2673 przebywał już poza dostrzegalną z perspektywy Ziemi półkulą słoneczną tuż za zachodnią krawędzią tarczy, poziom strumienia rentgenowskiego mierzony przez sondę GOES-15 na linii Słońce-Ziemia z pewnością był zaniżony względem rzeczywistego. Można zatem śmiało zakładać, że to właśnie wczoraj mieliśmy do czynienia z najbardziej energetycznym rozbłyskiem bieżącego cyklu, którego maksimum bez wątpliwości przekraczało klasę X10 - tyle, że z uwagi na niewidoczność już dla sondy GOES źródła rozbłysku, poziom promieniowania musiał jak zawsze w takich sytuacjach być zaniżony, a oficjalnie zjawisko z niedzieli plasuje się w chwili obecnej na drugim miejscu rozbłysków TOP-10 w bieżącym cyklu słonecznym i jednocześnie w 2017 roku.

Rozbłysk klasy X8.2 momentalnie wywołał silny blackout fal radiowych HF poziomu R3 na osłonecznionej części Ziemi, głównie nad Oceanem Atlantyckim, Stanami Zjednoczonymi i Ameryką Południową. W trakcie rozbłysku doszło również do uwolnienia silnego strumienia wysokoenergetycznych protonów, które osiągnąwszy Ziemię po kilku minutach od rozbłysku wywołały silną burzę radiacyjną poziomu S3, trwającą do chwili obecnej - jej efekty widzimy m.in. na wysoce zaszumionych zdjęciach z koronografów LASCO sondy SOHO znajdującej się na linii Słońce-Ziemia, matryce instrumentów rejestrujących na sondzie są bowiem solidnie "bombardowane" protonami, co może się utrzymać jeszcze około 1-2 doby.

Przede wszystkim jednak, w trakcie rozbłysku doszło do uwolnienia bardzo potężnego, bardzo szybkiego i bardzo rozległego koronalnego wyrzutu masy (CME) typu full-halo. Zgodnie z szacunkami belgijskiego SIDC, prędkość uwolnienia CME wyniosła rzadko obserwowane - nie tylko w tym cyklu, ale i w ogóle w historii - 2900 km/sek. Gdyby do takiego wydarzenia doszło o tydzień wcześniej nie mielibyśmy żadnych wątpliwości co do efektów geomagnetycznych po uderzeniu takiego CME - burza magnetyczna kategorii G5 śmiało mogłaby być traktowana jako wariant najbardziej prawdopodobny. Tyle, że teraz do rozbłysku uwalniającego tak energicznie wyrzut koronalny doszło w dobę po tym, jak źródło zjawiska - obszar 2673 - znalazło się poza polem widzenia na tarczy słonecznej z perspektywy Ziemi, tuż za zachodnią krawędzią tarczy. W tym miejscu zaczyna się mocne gdybanie, mogące być obarczone dużymi błędami zarówno w jedną jak i drugą stronę, wszak pozycja obszaru 2673 w chwili emisji rozbłysku jest dla tego gdybania mocno niepomocna.

Trudno oczekiwać silnego wzrostu aktywności geomagnetycznej z powodu CME uwolnionego w już tak niekorzystnym momencie po zachodzie obszaru go emitującego. Jednakże komplet danych z koronografów LASCO - zwłaszcza C3 sugeruje tak znaczącą i rzadko widzianą rozpiętość CME, że nie można ze 100% pewnością stwierdzić o całkowitym rozminięciu wyrzutu z Ziemią. Na 100% nie możemy liczyć na uderzenie bezpośrednie i to jedyna rzecz pewna w tym rozważaniu. SIDC sugeruje możliwość dotarcia do naszej planety nie tyle samego wyrzutu co fali uderzeniowej go poprzedzającej, a konkretnie jego skrajny, boczny fragment CME już w dniu dzisiejszym około godz. 14:00 CEST - w związku z tak ogromną prędkością uwolnienia czoło CME powinno przekroczyć orbitę Ziemi w zaledwie 18 godzin od rozbłysku. Pojawia się pytanie - czy - a jeśli tak, to na jakie warunki pogody kosmicznej można liczyć w razie dotarcia do nas choćby niewielkiego fragmentu CME uwolnionego w tak potężnym rozbłysku z tak niespotykaną prawie prędkością.

Choć nikt z nas nie obraziłby się o solidne wzmożenie aktywności geomagnetycznej i zórz polarnych, to jednak przyznaję, że z wielkim trudem przychodzi mi w tym wypadku bycie optymistą oczekującym solidnego wzburzenia pogody kosmicznej. Serce podpowiada jedno, a zdrowy (tak myślę?) rozsądek po analizowaniu obrazów z koronografów i reszty danych zupełnie co innego. Napiszę od razu wprost - nie pamiętam sytuacji z istotnymi burzami magnetycznymi wywoływanymi przez uderzenia CME z rozbłysków mających swoje źródło w regionach aktywnych znajdujących się na lub tuż za zachodnią (czy wschodnią) krawędzią tarczy słonecznej. Zdecydowanie łatwiej byłoby w sytuacji, gdyby do tego wydarzenia doszło choćby dwie doby wcześniej, gdy obszar 2673 osiągał długość heliograficzną rzędu W82-85 stopni, a więc był jeszcze widoczny tuż przez zachodnią krawędzią tarczy, ale jeszcze nie na krawędzi. Fakt, że mamy do czynienia z burzą radiacyjną - i to silną S3 - ma tu niewielkie znaczenie, gdyż silne rozbłyski mające miejsce w okolicach krawędzi tarczy słonecznej bardzo często burze promieniowania wywołują, a osiągnięcie Ziemi przez emitowany strumień protonów nie musi mieć żadnego związku z kierunkiem uwolnienia koronalnego wyrzutu masy.

Warto też od razu przytoczyć wydarzenia z początku listopada 2003 roku, którym dawniej poświęciłem 4 specjalne artykuły z okazji ich 10. rocznicy wydarzeń. 4 listopada 2003 roku doszło do najsilniejszego w historii pomiarów naukowych rozbłysku klasy X28+ (słynny "super-rozbłysk" - rzeczywiste maksimum musiało być znacznie wyższe, gdyż instrumenty rejestrujące poziom strumienia rentgenowskiego zostały "przepalone" nie nadążając za tak wychodzącym poza skalę poziomem emisji rentgenowskiej). Rozbłysk ten miał miejsce na zachodniej krawędzi tarczy słonecznej i uwolnił imponujący wyrzut koronalny. CME dotarło do Ziemi w półtorej doby po rozbłysku, jednak nie wywołało żadnego znaczącego wzrostu aktywności geomagnetycznej. Podobnie z CME uwolnionym 2 dni wcześniej przed "super-rozbłyskiem" w rozbłysku klasy X8. Rozbłysk wywołał tak jak dziś silną burzę radiacyjną poziomu S3, ale CME uwolnione w jego następstwie nie miało dużego wkładu we wzburzenie pogody kosmicznej - po pierwsze dlatego, że zostało uwolnione w chwili gdy obszar aktywny 486 przebywał wówczas przy krawędzi zachodniej, a po drugie, że dominowało w nim północne skierowanie pola magnetycznego wiatru słonecznego nie pozwalające nigdy na znaczący rozwój sytuacji. Model ISWA od NASA sugeruje delikatne, ale jednak rozminięcie wyrzutu z Ziemią i niestety jest najbliższy stanowisku, które sam zajmuję po przyjrzeniu się kompletowi danych.

Wiele przemawia za tym, że efekty geomagnetyczne wczorajszego rozbłysku klasy X8.2 będą niewielkie i takiemu wariantowi też bym się najbardziej przychylał. Z drugiej strony wiemy, że niejednokrotnie doświadczaliśmy wielkich zaskoczeń, również w tym cyklu słonecznym, a dane z koronografu LASCO C3 sugerują możliwość dotarcia do Ziemi skrajnego, bocznego fragmentu CME. Dodając do naszej świadomości niesamowitą energię z jaką wyrzut ten został uwolniony oraz jego rozpiętość w okolicach 180 stopni, nie są wcale tak oczywiste jak mogłyby się wydawać potencjalne efekty uderzenia w magnetosferę choćby i fragmentu takiego CME.

SWPC do chwili obecnej nie wydało żadnych prognoz zakładających burzę magnetyczną w efekcie opisywanego CME. Belgijski SIDC owszem, sugeruje możliwość zmiany warunków wiatru słonecznego już dziś w godzinach popołudniowych. Gdyby SIDC miał trafić z szacunkami, każdy wariant rozwoju wydarzeń jest prawdopodobny. Dopuszczam do publikacji ten tekst już teraz przed jakimikolwiek oficjalnymi prognozami SWPC z tego względu, że niebawem wychodzę do pracy i śledzenie sytuacji na żywo będzie dziś do prawie 23:00 poza moimi możliwościami, a w razie sprawdzenia się przewidywań SIDC, publikacja tekstu w dniu jutrzejszym miałaby miejsce już po fakcie. Traktujcie więc proszę powyższe informacje (poza prognozą SIDC) jako moją skromną analizę wydarzenia, którą publikuje już teraz na wszelki wypadek gdyby miało dojść do nie pierwszego już w tym cyklu radosnego zaskoczenia wśród obserwatorów. Ja - choć wszystkim i sobie życzę oczywiście jak najsolidniejszego wzburzenia aktywności zórz polarnych i nie wykluczając żadnego scenariusza, przychylam się jednak bardziej ku pesymistycznym z naszego punktu widzenia wariantom rozwoju sytuacji.

Późnym wieczorem dodam stosowną aktualizację, do tego czasu proponuję opierać się na bieżąco aktualizowanych danych nt. wiatru słonecznego z sondy DSCOVR wspierając się też w miarę potrzeby objaśnieniami nt. interpretacji danych na podstronie Pogoda kosmiczna. Warto też śledzić wszelkie dyskusje czytelników na fejsbukowym profilu bloga pod zajawką dzisiejszego tekstu.

AKTUALIZACJA 12.09 / 00:40 CEST

A więc jednak czekać nas mają emocje - przynajmniej według SWPC. Agencja wydając oficjalną prognozę sugeruje możliwość uderzenia skrajnie bocznego fragmentu CME w Ziemię 13 września, które powinno wywołać umiarkowaną burzę magnetyczną kategorii G2, wiążącą się z 50% prawdopodobieństwem widoczności zorzy polarnej z przynajmniej północnej połowy Polski. Agencja tym samym daje wiarę w to, że skrajna część wyrzutu, którego rozpiętość wyniosła około 180 stopni, osiągnie Ziemię przyczyniając się do wyraźnego jak na kierunek uwolnienia CME wzrostu aktywności geomagnetycznej. Belgijski SIDC sprecyzował swoją prognozę przewidując uderzenie fali uderzeniowej poprzedzającej boczną część wyrzutu we wtorek 12 września około godz. 10:00 CEST, a więc w 40 godzin od momentu rozbłysku. Nie przewiduje jednak znaczącej zmiany warunków pogody kosmicznej sugerując co najwyżej niespokojne (Kp=4) warunki w ziemskim polu magnetycznym, poniżej stanu burzy.

Jeśli chodzi o mnie, pozostaję w tym wypadku większym sceptykiem, niż optymistą, choć nie wykluczam żadnego wariantu i z chęcią bym przeżył miłe zaskoczenie. Gdyby faktycznie skrajnie boczna część CME miała w Ziemię trafić, to biorąc pod uwagę prędkość uwolnienia, wprawdzie nie mającą związku z wytraconą później prędkością przy dotarciu do Ziemi, ale i fakt, że jesteśmy krótko przed równonocą jesienną kiedy to może zadziałać niepoznany do końca "efekt równonocy" sprawiający, że nawet niewielkie porcje wiatru słonecznego potrafią w okolicach obu równonocy w roku przyczyniać się do większego rozwoju aktywności geomagnetycznej, prognoza agencji SWPC może okazać się trafna, a wówczas Polacy mogliby liczyć na aż 50% szanse na zorzowy sukces. Z drugiej strony, co jest nie małą ciekawostką, model WSA-Enlil prognozujący ruch wiatru słonecznego i wyrzutów koronalnych zakłada całkowite rozminięcie tego CME z Ziemią (grafika wyżej), mimo, że należy on do SWPC i przeczy komunikatowi o możliwej burzy magnetycznej kategorii G2. Opracowany ruch CME przez WSA-Enlil nie różni się znacząco od przytoczonego wyżej modelu z ISWA (NASA), poza tym, że rozminięcie powinno być wyraźniejsze, bez jakichkolwiek skoków prędkości czy gęstości wiatru w okolicach Ziemi. Jedyną zmianę - i to nieznaczną - w gęstości i prędkość model uwzględnia tylko w kontekście spodziewanego dotarcia do Ziemi niewielkiego strumienia wiatru słonecznego z dziury koronalnej widocznej na zdjęciach z SDO w długości fali 211 angstremów na północ od centrum tarczy. Samo zaś CME szczególnie nas interesujące jest tu ujęte jako kompletnie uwolnione na zachód od linii Słońce-Ziemia mimo swojej ogromnej rozpiętości.

Jeżeli jutro w godzinach około południowych zaczniemy obserwować pożądane zmiany w warunkach wiatru słonecznego napływającego na Ziemię świadczące o możliwości uderzenia wyrzutu, będzie większa jasność co do trafności prognozy SIDC, przynajmniej pod względem czasu - wówczas przekonamy się jak znacząco sytuacja się zmienia i czy zachodzi konieczność poważniejszego potraktowania bardzo zaskakującej, wręcz zbyt optymistycznej, moim zdaniem, prognozy agencji SWPC i rozważenia tym samym gotowości zorzowej na blogu w noc z 12 na 13 września bądź w noc kolejną. Do tematu powrócę zatem w kolejnej aktualizacji za 12 godzin.

AKTUALIZACJA 12.09 / 13:00 CEST

Warunki wiatru słonecznego nie uległy i nie ulegają zmianom świadczącym o uderzeniu CME w okolicach czasowych prognozy belgijskiego SIDC (10:00 CEST). Aktualnie na zbiorze danych z DSCOVR widzimy, że siła pola magnetycznego Bt (krzywa biała) osiąga jedynie okolice 5nT, przy skierowaniu południowym Bz (krzywa czerwona) około -1 do -3nT; prędkość wiatru w okolicach 450 km/sek. i gęstość 1-5 protonów/cm³. Przy takich warunkach aktywność geomagnetyczna pozostaje wyciszona (indeks Kp waha się przy poziomie 1-3) i nic nie zapowiada rychłej zmiany. O ile skrajnie boczny fragment CME posiada skierowanie ku Ziemi tak jak sugeruje to prognoza SWPC, jego późniejsze dotarcie - pod koniec wtorku lub wręcz wg prognozy w środę, może się wiązać ze znacznym wytraceniem prędkości i w konsekwencji mniejszym potencjałem do wzburzania pogody kosmicznej - choć ten w największej mierze jak zwykle będzie uzależniony od składowych Bt i Bz. Burza radiacyjna osłabła do umiarkowanego poziomu S2, choć zaszumione obrazy z korongorafów LASCO w dalszym ciągu poddawane są wyraźnemu "bombardowaniu" protonami uwolnionymi w rozbłysku. Następna aktualizacja po 23:00 CEST.

AKTUALIZACJA 12.09 / 23:50 CEST

Dane nt. wiatru zbierane przez sondę DSCOVR oraz ACE nt. niskoenergetycznych protonów wskazują na dotarcie wyrzutu do Ziemi. Uderzenie nastąpiło około godz. 22:00 CEST przynosząc skok warunków wiatru charakterystyczny dla uderzeń wyrzutów koronalnych. Prędkość wiatru wzrosła w chwili obecnej z 450 do blisko 630 km/sek., gęstość z 1-5 do ponad 20 protonów/cm³, siła pola magnetyczna wiatru (Bt) wzrosła z 5 do 12nT, przy częstym zmianom w jego skierowaniu (Bz) z północnego na południowe i odwrotnie, co jak dotychczas pozwala na zaistnienie jedynie "niespokojnych" warunków w aktywności geomagnetycznej (Kp=4). Uderzenie zatem okazało się słabe i na razie nie przynosi istotnej zmiany w pogodzie kosmicznej - ta może ulec słabemu/umiarkowanemu wzburzeniu w sytuacji gdy skierowanie pola stanie się stabilnie południowe, przybierając choćby umiarkowane natężenie rzędu -10nT, co często dzieje się nawet w kilka-kilkanaście godzin od momentu uderzenia. Burza radiacyjna ponownie osłabła i osiąga już tylko słaby poziom S1. Pozostaje czekać na rozwój burzy magnetycznej, o ile składowa Bz ustabilizuje się przy wyraźnych ujemnych wartościach, choćby na poziomie tych maksymalnych na tę chwilę -10 do -12nT.

AKTUALIZACJA 13.09 / 12:40 CEST

Po kilku godzinach od uderzenia bocznej części CME rozwinęła się na sześć godzin słaba burza magnetyczna kategorii G1. Zorze polarne, choć zwykle w ograniczonym wydaniu na wysokich szerokościach geograficznych, zdołały krótkotrwale poszerzyć zasięg występowania na tyle, by skrajny pas północnych regionów Polski ujrzał to zjawisko. Zdjęcia subtelnych zórz napłynęły jak dotąd od czytelników z Rewy (pomorskie) i ze Szczecinka i Buniewic (zachodnio-pomorskie), brak jednak jakichkolwiek relacji z lokalizacji wysuniętych dalej wgłąb kraju.

Obecnie warunki się uspokoiły, wpływ CME jest malejący, natężenie Bt osłabło do 5nT przy skierowaniu pola (Bz) bliskim neutralnemu wygaszającym aktywność geomagnetyczną; prędkość wyraźnie opadła do 450 km/sek., a więc niemal do poziomu sprzed uderzenia CME 14 godzin temu, gęstość w okolicach 5-7 protonów/cm³. Kolejne wzrosty aktywności geomagnetycznej są jednak w dalszym ciągu prawdopodobne, w związku ze spodziewanym 13-14.09 dotarciem niewielkiego strumienia wiatru słonecznego podwyższonej prędkości (CHHSS) uwalnianego ze wspomnianej wcześniej dziury koronalnej. W trakcie sierpniowego napływu trwającego niemal 4 doby CHHSS z tej samej dziury koronalnej wywołał trwającą kilkanaście godzin słabą burzę magnetyczną kategorii G1, jednak bez potwierdzonych zórz polarnych z Polski. Tym razem przy podobnej sile burzy relacje napłynęły, co może mieć związek także z nadchodzącym początkiem astronomicznej jesieni i większym wpływem przytoczonego wcześniej "efektu równonocy" sprawiającego, że zorze przy tej samej aktywności burzy i niewielkim porcjom wiatru słonecznego docierają dalej na południe niż gdyby to miało miejsce w innych okresach roku. Tak więc słabnący po zaledwie 12 godzinach niewielki wpływ CME nie przekreśla szans na zorzowe emocje w nadchodzące noce - warto w dalszym ciągu śledzić warunki wiatru słonecznego na bieżąco, ponieważ perspektywa kolejnych epizodów z burzą magnetyczna kategorii G1-G2 wraz napływem CHHSS pozostawać będzie realna.

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