Burza magnetyczna kategorii G1-G2 (18.03.2018): opóźniony debiut polskiej zorzy polarnej. Opracowanie wydarzenia

W noc z 18 na 19 marca doszło do pierwszego w tym roku wystąpienia zorzy polarnej nad Polską. To debiut o trzy doby szybszy względem roku poprzedniego, gdy zorzami mogli cieszyć się mieszkańcy północnych województw dopiero w dobę po rozpoczęciu astronomicznej wiosny. Dlaczego więc w tytule słowo "opóźniony"? Jaki był przebieg burzy i co do niej doprowadziło? Dokąd zorze zdołały się uwidocznić? Pora na nową serię tegorocznych opracowań pomyślnych dla Polaków burz magnetycznych - serię oby równie wieloodcinkową niczym w poprzednich latach.

Po rozpoczęciu drugiej dekady miesiąca do centrum tarczy słonecznej rozpoczęła zbliżanie nowa dziura koronalna, którą mogliśmy obserwować dzięki zdjęciom z SDO w długości fali 211 angstremów. Jak zawsze była ona w takim przypadku źródłem zjawiska z pewnością doskonale już znanemu czytelnikom tego bloga - strumienia wiatru słonecznego podwyższonej prędkości (CHHSS). Gdy taka struktura jaką jest dziura koronalna, znajduje się w centrum tarczy, emisja CHHSS przebiega bezpośrednio ku Ziemi, a im większa południkowo jest rozpiętość takiej dziury, tym strumień ten staje się "szerszy" dłużej napływając na Ziemię. W tym przypadku nie mieliśmy do czynienia z imponującą dziurą koronalną pod względem rozpiętości równoleżnikowej (w pionie), ale rozpiętość południkowa była znacząca i od początku można było śmiało zakładać, że napływ strumienia z takiej struktury potrwa co najmniej 4-5 dni.

Rzeczona dziura koronalna widoczna w długości fali 211 angstremów, na zdjęciu z SDO z 12 marca. Widoczna niewielka rozpiętość równoleżnikowa, z wysunięciem pozycji ku północy względem równika, za to wyraźna rozpiętość południkowa - struktura podczas przejścia przez centrum tarczy rozciągnęła się niemal na 2/3 jej szerokości, pozwalając na wielodniową emisję strumienia CHHSS wprost ku Ziemi. Credit: SDO

Zmiana warunków wiatru słonecznego oddziałującego na Ziemię rozpoczęła się w połowie 15 marca. Stopniowy wzrost prędkości wiatru do 500 km/sek. został poprzedzony nabraniem gęstości z mniej niż 5 do ponad 30 protonów/cm³, po czym nastąpiły zmiany w kluczowych parametrach wiatru - siły natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego i jego skierowaniu. I nie były to zmiany, jakich mogliby oczekiwać miłośnicy obserwacji zórz polarnych. ➨ Natężenie pola (Bt) wzrosło zaledwie do 6nT, a ➨ skierowanie pola (Bz) bliskie neutralnemu nie sprzyjało wzrostowi aktywności geomagnetycznej. Podobne warunki utrzymywały się aż przez kolejne trzy doby, stawiając pod poważnym znakiem zapytania zdolności tego strumienia do wzburzenia pogody kosmicznej.

Z emisją wszelkich CHHSS ku Ziemi jest jednak tak, iż dopóty napływ danego strumienia się nie zakończył, choćby minęło już kilka dni od jego początku, pewne szanse na rozwój aktywności geomagnetycznej zawsze pozostają - nie muszą i zazwyczaj nie są już wysokie, ale wystarczy, że są wyższe od zera. Grunt to wytrwać w tym oczekiwaniu i nie przekreślać szans na sukces dopóki prędkość wiatru nie powróci do niskich wartości typowych dla stanów spokojnej pogody kosmicznej sprzed napływu. Dwie główne składowe - Bt i Bz mogą długotrwale pozostawać niesprzyjające, ale dopóki prędkość wiatru pozostaje podwyższona, dopóty mamy pewność, że Ziemia wciąż znajduje się w strumieniu z dziury koronalnej, w którym warunki mogą się losowo zmienić w każdej dosłownie chwili.

I właśnie - dopiero po trzech pełnych dobach od rozpoczęcia napływu CHHSS, nastąpiły zmiany w sile pola magnetycznego napływającego wiatru i jego skierowaniu. Składowa Bt wzrosła z około 5 do blisko 15nT, przy jednoczesnej dominacji korzystnego południowego skierowania Bz dochodzącego do wartości -10nT utrzymującego się nieprzerwanie przez kilka godzin - pozwoliło to na wzburzenie pogody kosmicznej i zaistnienie dziewięciogodzinnego okresu burzy magnetycznej, mimo że była to już czwarta doba oddziaływania CHHSS i jednocześnie przedostatnia jak się później miało okazać. Złożyły się na nią dwa epizody ze słabą burzą ➨ kategorii G1 oraz jeden trzygodzinny epizod umiarkowanej burzy ➨ kategorii G2, gdy warunki wiatru najsilniej potrafiły wzbudzać aktywność geomagnetyczną. Prędkość wiatru w tym wąskim okresie wzrosła do ponad 550 km/sek., co było już wprawdzie tylko naturalnym dodatkiem przy zmianie wartości Bt i Bz, ale jakże miłym z punktu widzenia dynamiki zorzy polarnej - gdy już się uwidoczniła nad Polską wystarczało odczekać minutę-dwie dla wyraźnego jej przesunięcia i zmiany struktury zorzowych słupów. Te delikatnie udało się zarejestrować nawet z Wielkopolski, choć większość relacji z obserwacji napłynęła z północy - Pomorza Gdańskiego i Zachodniego.

Zapis warunków wiatru słonecznego z DSCOVR z dnia 18 marca - widoczna zmiana w wartościach Bt, Bz i prędkości (niebieskie tło) podczas której to zaistniał stan burzy magnetycznej. Przez pierwsze trzy godziny burza osiągała kategorię G1, kolejne trzy godziny kategorię G2 i ostatnie trzy godziny ponownie kategorię G1, po czym zjawisko zakończyło się. Była to pierwsza burza magnetyczna tego roku zakończona widocznością zórz polarnych z terenu Polski. Credits: DSCOVR

Zorze polarne w subtelnym wydaniu wału i słupów zorzowch uwidoczniły się nad naszym krajem w późnych godzinach wieczoru 18 marca - między 21:00 a 00:00 CET. Choć burza trwała jeszcze do świtu, nie pojawiły się jak dotąd żadne raporty o widoczności zjawiska po północy z 18 na 19 marca ani w godzinach porannych. Podobnie jak we wielu poprzednich przypadkach, dla pojawienia się polskiej zorzy wystarczyło aby burza dopiero zwiększała swoją aktywność niż osiągnęła swoje maksimum. Pojawienie się zjawiska niewątpliwie wpisuje się w działanie niezbadanego ➨ "efektu równonocy" szczególnie namacalnego w marcu, który statystycznie w każdym roku od prowadzenia regularnych obserwacji pogody kosmicznej pozostaje miesiącem przynoszącym najwięcej wzburzeń aktywności geomagnetycznej, o czym upominałem już w bieżącym wydaniu ➨ "Nieba nad nami".

Zorza polarna z 18 marca, sfotografowana z Gdańska (Górki Zachodnie) w woj. pomorskim o godz. 22:15 CET. Autor: Arek Kubale

Zorza polarna sfotografowana 18 marca z miejscowości Buniewice (zachodniopomorskie) o godz. 23:21 CET. Autor: Mateusz Matusiak

Zorza polarna sfotografowana 18 marca z miejscowości Buniewice (zachodniopomorskie) o godz. 23:23 CET. Autor: Mateusz Matusiak

Zorza polarna sfotografowana 18 marca z Poznania (Morasko) w woj. wielkopolskim o godz. 22:12 CET. Autor: Leszek Bartczak

Time-lapse z wystąpienia zorzy polarnej 18 marca nad Buniewicami (zachodniopomorskie). Autor: Mateusz Matusiak

Po nieco ponad 24 godzinach od zakończenia burzy napływ strumienia CHHSS wszedł w ostatnią fazę przynosząc uspokajanie warunków, słabnięcie Bt i Bz oraz wygasanie prędkości wiatru słonecznego w okolicach Ziemi. Burza z 18-19 marca jest pierwszym takim wydarzeniem w 2018 roku, które kończy się pomyślnie dla polskich obserwatorów i stanowi poprawienie wyniku w kwestii debiutu zorzy na tle roku poprzedniego ➨ o trzy doby.

W najbliższych tygodniach prawdopodobieństwo kolejnych wystąpień zorzy polarnej nad umiarkowanymi szerokościami geograficznymi, w tym Polską, pozostawać będzie podwyższone przy okazji wszelkich napływów strumieni CHHSS z formujących się dziur koronalnych. To struktury szczególnie liczne w fazach schyłkowych cykli słonecznych, które dla obserwatorów zórz polarnych z powodzeniem od trzech lat zastępują pamiętne koronalne wyrzuty masy z silnych rozbłysków w rozbudowanych grupach plam z czasów maksimum aktywności słonecznej.

Podczas gdy ➨ aktywność plamotwórcza systematycznie wygasa pchając naszą Dzienną Gwiazdę ku nowemu Słonecznemu Minimum, jakie powinno nadejść u kresu dekady, w koronie słonecznej dziur koronalnych emitujących porcje wiatru podwyższonej prędkości nie brakuje, dlatego też pojawiających się tu ostatnimi czasy coraz częściej tekstów o łamaniu kolejnych barier w rosnącej absencji plam nie należy utożsamiać z malejącymi szansami na występowanie zórz polarnych. Jeśli już to z malejącymi szansami na silniejsze burze magnetyczne, mogące przynosić rozległe zorze po południe kraju czy za jego granice, ale słabe czy umiarkowane burze zdolne obejmować zasięgiem zórz przynajmniej połowę kraju, nadal będą okresami prawdopodobne, zwłaszcza w tygodniach okalających obie równonoce w roku. Potrzeba będzie jedynie porządnych dziur koronalnych przetaczających się przez okolice centrum tarczy słonecznej tak, aby strumienie wiatru podwyższonej prędkości, kierowane być mogły prosto w naszym kierunku.

Czytelnikom, którzy zechcieli wzbogacić kolejne na tym blogu, lecz pierwsze w tym roku opracowanie burzy magnetycznej, serdecznie gratuluję zorzowego sukcesu i dziękuję za nadesłane zdjęcia.

Komentarz do bieżącej aktywności słonecznej z krótkoterminowymi komunikatami na najbliższe dni można śledzić na podstronie ➨ Solar Update. Warunki aktywności słonecznej i geomagnetycznej automatycznie aktualizowane, wraz z objaśnieniami na temat interpretacji danych można śledzić na podstronie ➨ Pogoda kosmiczna.

To też może Cię zainteresować ➨
Kompendium: najczęstsze błędy nowicjuszy popełniane podczas oczekiwania na zorze polarne

Bądź na bieżąco ze zjawiskami astronomicznymi i wszystkim co ważne dla amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku lub GooglePlus.