Umiarkowana burza magnetyczna kategorii G2 (10-11.09.2018) - zorze polarne w wyniku napływu kolejnego CHHSS: opracowanie wydarzenia

Początek drugiej dekady września drugi rok z rzędu przyniósł więcej emocji miłośnikom polowania na zorze polarne w naszym kraju, choć w porównaniu z rokiem ubiegłym emocji tych było nieporównywalnie mniej. W przeciwieństwie do zeszłorocznego września, nie mieliśmy do czynienia z wysoką aktywnością słoneczną, silnymi rozbłyskami klasy X czy koronalnymi wyrzutami masy. Pojawiła się jednak kolejna, jedna z wielu które się formują w ostatnich latach, dziura koronalna emitująca także ku Ziemi strumień wiatru słonecznego podwyższonej prędkości (CHHSS), co poskutkowało siódmym w tym roku wystąpieniem zorzy polarnej nad Polską i umiarkowaną burzą magnetyczną - krótkotrwałą, choć pomyślną.

O tym, że taki scenariusz może zaistnieć, można było myśleć już od kilku dni przed wystąpieniem burzy magnetycznej. Dokładnie w ➨ rok po najwyższej jak dotąd aktywności słonecznej 24. cyklu, licznych rozbłyskach klasy X i burzach magnetycznych, m.in. kategorii G4, 10 września br. zakończyło się przemieszczanie przez centrum tarczy słonecznej dziury koronalnej, którą obserwować mogliśmy już w ubiegłym miesiącu. W tamtym jednak czasie strumień wiatru podwyższonej prędkości uwolniony w przestrzeń kosmiczną zdołał wywołać jedynie niewielki wzrost aktywności geomagnetycznej poniżej poziomów burzowych (indeks Kp nie przekroczył 4), a widoczność zórz polarnych ograniczała się głównie do szerokości okołobiegunowych. Po kolejnym miesiącu wspomniana struktura w koronie słonecznej uległa niewielkiemu zwiększeniu, przede wszystkim wzrosła rozpiętość równoleżnikowa, co przy pozycji na niemal samym równiku Dziennej Gwiazdy dawało pewność, że i tym razem Ziemia stanie na bezpośredniej drodze emitowanego strumienia CHSSS. Podobnie jak przed miesiącem dziura koronalna charakteryzowała się niewielką rozpiętością południkową, przez co emitowany strumień wiatru słonecznego znów okazał się bardzo "wąski" kształtując warunki pogody kosmicznej jedynie przez dwie doby; samo wzburzenie aktywności geomagnetycznej utrzymało się poniżej jednej doby.

Dziura koronalna widoczna na zdjęciach z SDO z 10 września w długości fali 193 i 211 angstremów. Dzięki jej pozycji niemal na samym równiku słonecznym, strumień CHHSS przez nią emitowany mógł łatwo napłynąć na Ziemię, ale przez jej niewielką rozpiętość południkową, strumień okazał się bardzo wąski, zdolny do wzburzenia aktywności geomagnetycznej przez mniej, niż dobę. Credit: SDO

Z uwagi na bliskość okresu równonocy istniało realne prawdopodobieństwo, że przy podobnej wielkości dziurze koronalnej emitującej strumień CHHSS ku Ziemi, aktywność geomagnetyczna okaże się wyższa, niż przed miesiącem. Oficjalne prognozy agencji SWPC z 10 września zakładały wystąpienie umiarkowanej burzy magnetycznej kategorii G1 w dniu 11 września, z tego też względu ➨ na blogu została ogłoszona ➨ gotowość zorzowa obowiązująca na okres od 10/11 do 11/12.09. Burze magnetyczne kategorii G2 zawsze wiążą się z połowiczną szansą na sukces w przypadku obserwatorów na terenie Polski - w przeszłości zaistniało mnóstwo burz tej aktywności, które przynosiły zorze polarne nad przynajmniej północną połowę naszego kraju, ale nie brakowało i takich, kiedy to o zorzach można było jedynie pomarzyć. Okresy bliskie obu równonocom - ale zwłaszcza tej jesiennej, są jednak szczególnie sprzyjające temu, by nawet niewielkie porcje wiatru słonecznego skutecznie i w sposób znaczny wzburzały aktywność geomagnetyczną. Ten niepoznany całkowicie "➨ efekt równonocy" o którym często wspominałem w dawnych opracowaniach już wielokrotnie dawał się nam we znaki, marzec i wrzesień niemal tradycyjnie przynoszą nam zjawiska z zakresu pogody kosmicznej, dzięki którym polscy amatorzy gwiaździstego nieba mogą poczuć dreszcz zorzowych emocji i nie inaczej stało się tym razem.

Wraz z napływem wiatru słonecznego rozpoczętym w noc z 10 na 11 września, zmiany warunków wiatru słonecznego zaczęły się rysować w charakterystyczny, wręcz podręcznikowy sposób dla napływów strumieni z dziur koronalnych: począwszy od stopniowej, wzbieranej przez kilka godzin gęstości - w tym przypadku z 7-9 do ponad 20 protonów/cm³, a następnie nabraniem prędkości z dotychczasowych 350 do ponad 550 km/sek., również rozłożonym w czasie na kilka godzin, któremu towarzyszą zmiany w natężeniu i skierowaniu pola magnetycznego wiatru słonecznego. W trakcie napływu tego strumienia całkowite natężenie (➨ Bt) wzrosło z 6 do ponad 12nT, przy dominacji korzystnego południowego skierowania pola (➨ Bz) niemal całkowite wykorzystującego potencjał (-9, -10nT) - co umożliwiło zaistnienie ponad 18-godzinnej burzy magnetycznej, która w maksimum rozciągniętym na 6 godzin, zgodnie z oczekiwaniami osiągała umiarkowaną ➨ kategorię G2. Początkowe 9 godzin w noc z 10 na 11 września związane były ze słabą aktywnością burzy (G1), po nich nastąpiło nawet trzygodzinne przerwanie burzy i zaistnienie jedynie stanu niestabilności w ziemskim polu magnetycznym (Kp=4), jednak kolejne godziny 11 września wraz z nasileniem prędkości wiatru i utrzymaniem się korzystnych cech pola magnetycznego przyniosły wzmożenie aktywności geomagnetycznej do poziomu burzy kategorii G2.

Poziom zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego za okres 10-12.09.2018 r. Widoczna burza magnetyczna w noc z 10 na 11 i w trakcie 11 września, osiągająca w ostatnich sześciu godzinach maksymalną aktywność w kategorii G2. Mimo rozminięcia maksimum burzy z nocnymi godzinami nad Polską, zaburzenia na poziomie burzy słabej aktywności wystarczyły dla zaobserwowania zorzy polarnej z północnego wschodu Polski. Po prawej archiwalny zapis cech wiatru słonecznego w trakcie napływu strumienia CHHSS - widoczny wzrost całkowitego natężenia pola magnetycznego wiatru (Bt, krzywa niebieska pierwszego wykresu) połączony z dominacją sprzyjającego rozwojowi aktywności burzy południowego skierowania pola (Bz, krzywa czerwona) do -10nT, przy wzroście gęstości wiatru do ponad 20 protonów/cm³ i prędkości z 350 do ponad 550 km/sek. Osłabienie Bt i Bz w drugiej połowie 11 września poskutkowało rychłym wygaszeniem aktywności burzy, która zakończyła się w mniej niż dobę od rozpoczęcia napływu. Credits: SWPC / DSCOVR

Maksimum burzy zachodzące od godz. 08:00 do 14:00 CEST oznaczało rozminięcie okresu najbardziej wzburzonej pogody kosmicznej z korzystnymi dla Polski godzinami, jednak w tym przypadku nawet słaba burza magnetyczna kategorii G1, która pokrywała się z nocnymi godzinami dla naszego kraju, wystarczyła dla możliwości ujrzenia i sfotografowania zorzy polarnej z północnych regionów Polski. Aura nie była sprzyjająca we wszystkich zakątkach północnego pasa województw, ale tam gdzie rozpogodzenia wystąpiły, tam zorze polarne stały się możliwe do zarejestrowania na fotografiach - tym razem potwierdzenie ich obecności nad naszym krajem nadeszło z Mazur (pierwsze trzy fotografie autorstwa Rafała Nowosielskiego zostały wykonane z okolic Ełku i stanowią jedyne jak dotąd potwierdzenie wystąpienia zorzy polarnej nad Polską). Z kolei jeszcze innym szczęśliwcom - tym, którym było dane przebywać w krajach znajdujących się pod osłoną nocy w trakcie maksymalnej aktywności burzy lub na wyższych szerokościach geograficznych niezależnie od jej momentu, zorze dopisały w podręcznikowym wydaniu.

Informacje o autorstwie i lokalizacji dostępne po najechaniu kursorem na miniaturkę.

Po 18 godzinach burzy magnetycznej warunki pogody kosmicznej powróciły do spokojnych wartości, mimo że prędkość wiatru wciąż przekraczała próg 550 km/sek. Przy osłabieniu cech pola magnetycznego nie miała ona już istotnego znaczenia, po raz kolejny potwierdzając jak ➨ niewiele znaczącym jest parametrem (na przykładzie z czerwcowego napływu) w sytuacji, gdy całkowite natężenie pola magnetycznego i jego skierowanie stają się niekorzystne z punktu widzenia obserwatorów.

Burza magnetyczna z 10-11 września była siódmym tego typu wydarzeniem 2018 roku, które przyniosło zorze polarne nad Polskę. Podobnie jak ➨ bliźniaczka z maja jak i wiele poprzednich burz dających szansę na obserwacje zórz z naszego kraju, była efektem powstających raz za razem dziur koronalnych, charakterystycznych zwłaszcza podczas faz schyłkowych cyki słonecznych. Od nowego Słonecznego Minimum dzieli nas już ➨ coraz mniej czasu, aktywność plamotwórcza staje się zerowa na coraz większą skalę, a grup plam zdolnych emitować silne rozbłyski i koronalne wyrzuty masy praktycznie w ogóle w tym roku nie widzimy. Tym samym ubywa w zauważalny sposób zjawisk na Słońcu będących potencjalnymi kandydatami do wywołania burz magnetycznych zdolnych przynosić zorze polarne nad całą Polskę, jak to miało miejsce podczas Słonecznego Maksimum czy w sporadycznych okresach fazy schyłkowej, ale wraz ze zbliżaniem się do kresu cyklu na brak dziur koronalnych z pewnością narzekać nie będziemy. Jedyny szkopuł w tym, że nie licząc kilku przypadków - jak na przykład długotrwałej ➨ silnej burzy magnetycznej kategorii G3 z 7 października 2015 roku, na ogół przynoszą one ograniczony zasięg widoczności zórz do północnej połowy naszego kraju.

Zadając dziś sobie pytanie kiedy może się pojawić szansa na powtórkę, warto zerknąć na zdjęcia z SDO w długości fali ➨ 211 angstremów. Ponownie możemy dostrzec na nich dziurę koronalną emitującą strumień wiatru słonecznego podwyższonej prędkości w przestrzeń kosmiczną. Porcja CHHSS uwolniona w trakcie skierowania dziury koronalnej na Ziemię, powinna osiągnąć naszą planetę około 18-19 września, być może na nowo wzburzając warunki aktywności geomagnetycznej. O tym na ile stać tę strukturę przekonamy się w najbliższych dniach, ale niewykluczone, że raz jeszcze pojawi się szansa na pomyślną z punktu widzenia Polaków burzę magnetyczną, zwłaszcza, że ta dziura koronalna wykazuje się jeszcze większą rozpiętością względem poprzedniczki - choć Księżyc przebywać będzie już po I kwadrze co może rzutować na trudniejsze warunki obserwacyjne. Komentarz do bieżącej sytuacji na Słońcu można jak zwykle śledzić na podstronie ➨ Solar Update. Warunki aktywności słonecznej i zórz polarnych na żywo wraz z objaśnieniami nt. interpretacji danych dostępne na podstronie ➨ Pogoda kosmiczna.

Czytaj też: ➨ Najczęstsze błędy nowicjuszy oczekujących na burze magnetyczne mogące przynieść zorze polarne nad Polskę

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