Silna burza magnetyczna kategorii G3 (27-28.09.2017): zorze polarne nad Polską czwarty raz we wrześniu i ósmy w ciągu roku - opracowanie wydarzenia

Po pierwszej połowie września, która przyniosła nam najdłuższy okres z podwyższoną gotowością zorzową od czasu maksimum 24. cyklu aktywności słonecznej, Słońce postanowiło domknąć wrześniową pogodę kosmiczną w stylu bardzo podobnym do początku miesiąca. Wprawdzie sama aktywność Dziennej Gwiazdy już nie wzrosła, nawet w wyniku powrotu dawnego obszaru 2673, który wszedł w głęboką fazę zaniku, to jednak obecność dziury koronalnej o znacznej rozpiętości pozwoliła po raz kolejny uwolnić solidną porcję wiatru słonecznego wprost ku naszej planecie. Efekt - ósme w 2017 roku wystąpienie zorzy polarnej nad Polską, po mniej niż dwóch tygodniach od poprzedniego. Pora na opracowanie wydarzenia kończącego najbardziej zorzowy wrzesień bieżącego cyklu.

Ledwo zdążyliśmy ochłonąć po słonecznym maratonie, jaki zapewnił nam najbardziej wybuchowy w tym cyklu obszar aktywny 2673, a już doczekaliśmy się kontynuacji emocji. O tym, że czekać nas może jeszcze jedno wzmożenie aktywności geomagnetycznej przed końcem wyjątkowego września wiedzieliśmy już na ponad 3 doby przed początkiem akcji.

Wszystko za sprawą rozległej dziury koronalnej, którą dzięki sondzie SDO mogliśmy obserwować w skrajnym ultrafiolecie jeszcze na długo przed przybraniem przez nią geoefektywnej pozycji na tarczy słonecznej. Zdjęcia wykonywane w długości fali 211 angstremów nie pozostawiały wątpliwości - dzięki swojej rozpiętości i położeniu dziury koronalej, Ziemia musiała stanąć na drodze emitowanego strumienia wiatru słonecznego podwyższonej prędkości (CHHSS). Ten miał dotrzeć do naszej planety w dniach 27 września wywołując umiarkowaną burzę magnetyczną kategorii G2, co już samo w sobie wiązałoby się z 50-cio procentowym prawdopodobieństwem wystąpienia zorzy polarnej nad przynajmniej północnymi regionami Polski. Burze tej siły niekiedy przynoszą to niesamowite zjawiska nad nasz kraj, niekiedy potrzeba nam burzy o kategorię wyższej.

Strumień CHHSS zaczął napływać na Ziemię na początku okna prognozy, to jest 27 września we wczesnych godzinach porannych. Zmiana warunków wiatru słonecznego była zauważalna w charakterystyczny sposób dla napływu strumieni z dziur koronalnych. Począwszy od powolnego wzrostu gęstości z mniej niż 10 do ponad 50 protonów/cm³, rozpoczął się stopniowy wzrost prędkości wiatru z 320 do ponad 550 km/sek., rosnącej również w trakcie późniejszych godzin napływu. Główne składowe decydujące o rozwoju bądź hamowaniu aktywności geomagnetycznej - a więc siła (Bt) i skierowanie (Bz) pola magnetycznego wiatru słonecznego nie kształtowały się imponująco (Bt 7,6nT, Bz zmienny od +4,5 do -6nT), ale wystarczyły do wywołania słabej burzy magnetycznej kategorii G1, jaka została uruchomiona około godz. 08:00 CEST. Choć prędkość wiatru stale rosła, niekorzystne zmiany w skierowaniu Bz na północne przy wciąż słabym natężeniu sprawiły, że przez 9 godzin trudno było burzy wznowić aktywność, ale w noc z 27 na 28 września, korzystnie dla Polaków od godz. 20:00 CEST została ona wznowiona, tym razem już od umiarkowanej kategorii G2. Natężenie pola magnetycznego wiatru słonecznego wzrosło do blisko 15nT, skierowanie pola przeszło na stabilnie południowe, wprawdzie nie wykorzystując całego możliwego potencjału (-5 do -10nT), ale przez nieprzerwane 9 godzin pozwalające na kontynuację uzyskanej aktywności burzy.

W drugiej części nocy dzięki połączeniu wzrostu prędkości wiatru do 650, momentami 700 km/sek. przy utrzymywaniu się Bz w okolicach -14nT  niemal maksymalnie wykorzystującego wówczas potencjał strumienia, pogoda kosmiczna stała się jeszcze bardziej wzmożona i od godz. 05:00 CEST mieliśmy już do czynienia z silną burzą magnetyczną kategorii G3. W tym momencie była już gwarancja co do obecności zórz polarnych nad północną połową kraju, choć zazwyczaj zjawisko to dociera przy takiej aktywności geomagnetycznej nad całą Polskę. Niestety godzina ta oznaczała, że nadchodzi wschód Słońca, przez co Polakom trudno było wykorzystać pełnię aktywności burzy w sytuacji, gdy niebo szybko z każda minutą się rozjaśniało. Stan nocy astronomicznej nawet w zachodnich województwach już dawno nie zachodził, we wschodnich już światło i o pokryciu się maksimum burzy z najkorzystniejszymi godzinami dla naszego kraju nie mogło być już mowy.

Mimo to, w trakcie drugiej połowy nocy, gdy burza zwiększała aktywność choć nadal posiadała kategorię G2, Polakom udało się po raz ósmy w tym roku zarejestrować zorze polarne z terenu naszego kraju. Relacje spłynęły od czytelników z zachodniopomorskiego, pomorskiego, wielkopolskiego, mazowieckiego, pojawiły się także potwierdzenia subtelnej zorzy rejestrowalnej fotograficznie od czytelnika ze Słowacji - wszystko, zanim burza osiągnęła silną aktywność w kategorii G3. Z pewnością olbrzymia w tym zasługa bliskości równonocy jesiennej, która przypadła mniej niż tydzień przed napływem tego CHHSS sprawiając, że wiatr uwolniony przez dziurę koronalną zdołał wywołać znacznie większe wzburzenia w aktywności geomagnetycznej, choć w przypadku tak rozległej dziury również i bez efektu równonocy można by liczyć na solidne wzburzenie pogody kosmicznej. Informacje o lokalizacji i autorstwie dostępne po najechaniu myszką na miniaturkę.

Rozpoczęcie najwyższej aktywności burzy po godz. 05:00 CEST oznacza, że podobnie jak w przypadku ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4 z 8 września, na najbardziej rozległe występowanie zórz polarnych mogły liczyć Stany Zjednoczone. Oczywiście na okołobiegunowych i wysokich szerokościach geograficznych widowisko było bez porównania efektowniejsze, ale to akurat nie powinno dziwić. Tym razem to niesamowite zjawisko dotarło do 12 stanów (18 podczas zeszłomiesięcznej burzy G4), a subtelne zorze obserwowane były z tak wysuniętych na południe lokalizacji jak Anacortes w stanie Waszyngton, Bloomington w Illinois czy Nowthen w Minnesocie na 45. stopniu szerokości geograficznej północnej, a więc w przełożeniu na Europę Środkową blisko jeszcze 5 stopni na południe od południowych krańców Polski.

Dopiero przed południem 28 września, aktywność burzy osłabła z silnej do słabej. Dalsze słabnięcie siły pola magnetycznego oraz zbliżanie się Bz do wartości neutralnych sprawiły, że około 13:00 CEST burza już nie zachodziła, a dominować zaczął jedynie stan niestabilności w ziemskim polu magnetycznym będący etapem przejściowym między stanem ciszy a stanem burzy, ograniczający aktywność zórz w większości przypadków do wysokich szerokości geograficznych. Pojedynczy epizod ze słabą burzą magnetyczną kategorii G1 udało się jeszcze wywołać wiatrowi około 23:00 CEST, ale w jego trakcie przy utrzymaniu się na niespełna 3 godziny, kolejne relacje o widoczności zórz polarnych z Polski już nie napłynęły. Ostatecznie noc z 28 na 29 września przyniosła wygaszenie aktywności geomagnetycznej, choć wpływ strumienia z dziury koronalnej dawał się we znaki - głównie pod postacią wyższej od 600 km/sek. prędkości wiatru jeszcze przez 3 kolejne doby. Z uwagi jednak na znaczne osłabienie składowych Bt i Bz, burza magnetyczna na nowo już się nie rozwinęła.

Napływ strumienia wiatru słonecznego podwyższonej prędkości z rozległej dziury koronalnej ostatecznie zaowocował trwającą 24 godziny burzą magnetyczną, na którą złożyły się dwa epizody z silną burzą kategorii G3, trzy epizody z umiarkowaną burzą kategorii G2 i trzy epizody ze słabą burzą kategorii G1. Główny okres burzy magnetycznej z jej nieprzerwaną aktywnością zarysował się między godz. 20:00 a 13:00 CEST w noc z 27 na 28 września, w tym maksimum aktywności między 05:00 a 11:00 CEST. Zorze polarne zostały zaobserwowane wizualnie i fotograficznie z terenu Polski po raz ósmy w 2017 roku, w tym już po raz czwarty we wrześniu - w mniej, niż dwa tygodnie od poprzedniego razu. Jak dotąd od początku 24. cyklu aktywności słonecznej w roku 2008, żaden wrzesień nie obfitował jeszcze w aż czterokrotne wystąpienie zórz nad naszym krajem, choć częstotliwość nadrabiały one wówczas intensywnością.

Jest mało prawdopodobne, by ten rok zdołał wyrównać nieprawdopodobny wynik 20 potwierdzonych wystąpień zorzy polarnej nad Polską w roku 2016, ale już w tym momencie przebił on rok 2015, w którym to siedmiokrotna obecność tego zjawiska nad naszym krajem sprawiała, że nie mogliśmy wyjść z podziwu z jak bardzo zorzowym rokiem mamy do czynienia. Obecnie, za sprawą września, widzimy szybkie nadrabianie zaległości po letnim sezonie, który w porównaniu z poprzednimi latami nie przyniósł ani jednej burzy magnetycznej zakończonej sukcesem polskich obserwatorów.

Czy październik i reszta rozpoczętego czwartego ostatniego kwartału 2017 roku przyniosą nam zjawiska na Słońcu mogące zaowocować kolejnymi stanami gotowości zorzowej wśród Polaków? Z prawdopodobieństwem graniczącym z pewnością można rzec, że jeszcze w tym miesiącu powinniśmy doczekać się powtórki z rozrywki, zwłaszcza gdy ruch obrotowy Słońca na nowo przyniesie nam do centrum tarczy rozległą dziurę koronalną będącą sprawczynią podsumowywanego dziś wydarzenia. Oprócz niej w każdej chwili może dojść do uformowania się nowych dziur w koronie słonecznej i w tych właśnie strukturach powinniśmy upatrywać największych nadziei na kolejne okresy ze wzburzoną pogodą kosmiczną - obszarów aktywnych zdolnych powtórzyć wyczyny regionu 2673 z początku września trudno póki co oczekiwać i choć szanse na uformowanie się takich plam nadal w niewielkim stopniu pozostają, to jednak na obecnym etapie cyklu o dziury koronalne znacznie łatwiej. Pamiętajmy też, że październik tak samo jak wrzesień jest miesiącem bardzo nieodległym od równonocy jesiennej i działanie niezbadanego efektu równonocy może dawać się we znaki także i w rozpoczętym miesiącu. Kto zatem nie wykorzystał żadnej z wrześniowych okazji, ten nie powinien załamywać rąk i śledzić poczynania Dziennej Gwiazdy w dalszym ciągu, zwłaszcza w najbliższych 3-4 tygodniach.

Czytelnikom, którzy zechcieli na potrzeby powyższego opracowania podzielić się relacjami i fotografiami ze swoich zorzowych obserwacji serdecznie dziękuję za nadesłane materiały.

Autorski komentarz do bieżącej aktywności słonecznej - podstrona Solar Update

Warunki aktywności słonecznej i zórz polarnych na żywo wraz z objaśnieniami nt. interpretacji danych - podstrona Pogoda kosmiczna

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