Słaba burza magnetyczna kategorii G1 (07-08.10.2018) - ponowny napływ strumienia CHHSS: opracowanie wydarzenia

7 października rozpoczął się napływ na Ziemię strumienia wiatru słonecznego podwyższonej prędkości z dziury koronalnej (CHHSS). Strumień ten zdołał wywołać słabą burzę magnetyczną, która przyniosła zjawisko zorzy polarnej nad północne województwa Polski po raz ósmy w tym roku, a drugi jeśliby patrzeć na źródło strumienia i podstawową przyczynę zaistnienia burzy. Wraz z zakończeniem tego napływu zapraszam na tradycyjne podsumowanie kolejnych zorzowych emocji, jakie w ubiegły weekend mieliśmy szansę przeżyć.

O tym, że może być interesująco wspominałem już 3 października postanawiając tym razem nieco nadgorliwie ogłosić na blogu w osobnym tekście stan ➨ gotowości zorzowej. Piszę, że nieco nadgorliwie, ponieważ staram się w tym alarmowaniu nie wychodzić przed szereg szybciej, niż czyni to na oficjalnie agencja SWPC. W tym jednak wypadku po raz kolejny było to trafionym posunięciem, jako, że kilka dni później rzeczywiście stan podwyższonej gotowości wśród obserwatorów okazał się uzasadniony.

Wraz z początkiem miesiąca ruch obrotowy Słońca przyniósł na dostrzegalną z naszej perspektywy półkulę słoneczną pamiętaną z początku września dziurę koronalną. Ta struktura w koronie słonecznej będąca źródłem emitowanego w przestrzeń strumienia CHHSS przemierzała centralne rejony Dziennej Gwiazdy już miesiąc wcześniej, za sprawą czego doszło wówczas do umiarkowanej burzy magnetycznej ➨ kategorii G2 i siódmego wystąpienia zórz polarnych nad Polską. Po miesiącu dziura koronalna uległa rozbudowie, przecinała słoneczny równik, zatem strumień przez nią uwalniany nie miał możliwości minięcia naszej planety.

Porównanie rozmiarów dziury koronalnej na podstawie obrazów z Solar Dynamics Observatory w długości fali 193 (lewe) i 211 angstremów (prawe) w trakcie wrześniowego i październikowego przejścia przez tarczę słoneczną. Zdjęcia: SDO

Oczekiwane zmiany w warunkach pogody kosmicznej rozpoczęły się w niedzielnych godzinach południowych 7 października. Pomiary wykonywane przez umieszczoną w punkcie Lagrange'a L1 sondę DSCOVR jednoznacznie potwierdzały początek napływu strumienia z dziury koronalnej ukazując go w podręcznikowym wydaniu. Jak zwykle w pierwszej kolejności mogliśmy obserwować stopniowy, rozłożony na kilka godzin wzrost gęstości wiatru, w tym przypadku z 4 do ponad 50 protonów/cm³. Kilka godzin później bliżej pory wieczornej nastąpiła, jak to pieszczotliwie określam "faza zdmuchnięcia" - uprzednio nabrana gęstość uległa spodziewanemu wytraceniu do około 10-15, później poniżej 10 protonów/cm³, a prędkość wiatru wzrosła w przeciągu paru godzin z 340 do ponad 600 km/sek. Nabraniu prędkości świadczącemu o rzeczywistym rozpoczęciu napływu CHHSS towarzyszyła jak zwykle zmiana cech pola magnetycznego, a więc elementów decydujących o możliwościach danej porcji napływającego wiatru dla rozwoju aktywności geomagnetycznej.

Całkowite natężenie pola magnetycznego wiatru słonecznego (➨Bt) określające potencjał wiatru do wzburzania pogody kosmicznej wzrosło z 3 do blisko 20nT dając do zrozumienia, że mamy do czynienia ze strumieniem o wyraźnym już potencjale, ale początkowo słabo wykorzystywanym, ponieważ składowa ➨Bz - skierowanie pola magnetycznego wiatru - była wprawdzie korzystnie południowa, ale siła tego skierowania była niewielka, rzędu -3nT. Optymizmem napawał fakt, że częstotliwość wahań w zmianach skierowania Bz stała się prawie zerowa. Przed zapanowaniem godzin wieczornych nad Polską południowe skierowanie Bz pogłębiło się do -10nT, momentami -12nT, co pozwoliło na uruchomienie słabej burzy magnetycznej ➨ kategorii G1. Normalnie jest to burza, którą obserwatorzy w Polsce nie muszą sobie zawracać uwagi, ale w sporadycznych przypadkach bywa, że jest to aktywność burzy ➨ wystarczająca dla zauważenia subtelnych zórz przynajmniej z północnego pasa województw. Jeszcze częściej, niż sporadycznie, ➨ dzieje się tak w okolicach ➨ równonocy, zwłaszcza jesiennej - a że od rozpoczęcia astronomicznej jesieni minęły dopiero dwa tygodnie, tym większa istniała szansa, że nawet słaba burza pozwoli na odniesienie Polakom zorzowego sukcesu. Moment roku, w którym ten napływ miał nastąpić był zresztą jedną z przesłanek, w oparciu o które pozwoliłem sobie wystosować gotowość zorzową, pamiętając, że "➨ efekt równonocy" nadzwyczaj często lubi o sobie przypominać we wrześniu czy październiku.

Zapis warunków wiatru słonecznego z sondy DSCOVR w pierwszej dobie napływu strumienia CHHSS. Widoczne w drugiej połowie 7 października zwiększenie całkowitego natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego (Bt, krzywa biała) do ponad 15nT przy korzystnym przejściu skierowania pola (Bz, krzywa czerwona) na południowe (wartości ujemne) dochodzące do -10, -12nT, stanowiące połowę wykorzystywanego potencjału określanego przez Bt. Zmianie tej towarzyszył spadek wcześniej wezbranej gęstości wiatru i wzrost jego prędkości powyżej 600 km/sek. Gdyby skierowanie pola magnetycznego wiatru słonecznego wykorzystywało cały dostępny potencjał, solidna burza kategorii G2 lub być może nawet G3 byłaby w zasięgu, tym razem jednak składowa Bz tylko połowicznie sprzyjała obserwatorom. Credit: DSCOVR

Indeks zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego w trakcie pierwszej, drugiej i częściowo trzeciej doby napływu CHHSS. Widoczne trzy epizody (3 godzinne) ze stanem słabej burzy magnetycznej kategorii G1 między 17:00 CEST 7 października a 02:00 CEST 8 października. W trakcie późniejszej utrzymującej się przez 9 godzin niestabilności w magnetosferze (Kp=4) zorze polarne nie były już obserwowane z terenu Polski, a ich zasięg widoczności ograniczał się do wysokich szerokości geograficznych. W drugiej połowie 8 października za sprawą słabnących cech wiatru słonecznego nastały warunki spokojnej pogody kosmicznej równoznaczne z zerowym już wpływem tego strumienia do wzburzania aktywności geomagnetycznej. Credit: SWPC

Niestety nie udało się rozwinąć burzy do kategorii G2 na podobieństwo ➨ napływu wrześniowego, ale trzeba tu zauważyć, że potencjał był - i to wyraźniejszy, niż przed miesiącem! Jak wcześniej wspominałem, całkowite natężenie pola magnetycznego wiatru słonecznego wynosiło bowiem niemalże 20nT, a więc było ono wyraźnie silniejsze, niż we wrześniu. Szkopuł w tym, że przy około 12nT dla Bt w pierwszym napływie, skierowanie pola (Bz) ➨ wykorzystywało wtedy niemal w pełni możliwości do wzburzenia pogody kosmicznej dochodząc do około -10nT, natomiast tym razem przekraczając nieznacznie -10nT i dochodząc krótkotrwale do -12nT, osiągało tylko nieco ponad połowę z dostępnego potencjału. Skutkiem tego słabej burzy magnetycznej kategorii G1 nie udało się rozwinąć do umiarkowanej kategorii G2 i tak już pozostało przez resztę nocy z 7 na 8 października. Jedyną pociechą dla obserwatorów mogła być praktycznie zerowa zmienność skierowania Bz, które pozostało stabilnie południowe o porównywalnych wartościach, przez co słaba burza magnetyczna była kontynuowana bez chwili przerwy przez 9 godzin od momentu zaistnienia.

Według większości relacji szczęśliwców w Polsce, którzy mogli liczyć na okresowe rozpogodzenia lub chociaż dziury w dominującym zachmurzeniu, między godz. 20:00 a 23:00 CEST (07.10) zorza polarna wykazywała się silną intensywnością, a jej zielone odcienie możliwe były do obserwacji nieuzbrojonym okiem (choć jak zwykle w pewnym stopniu subtelniej, niż w obserwacji fotograficznej) przez ponad godzinę. Poza zielenią będącą efektem jonizacji atomów tlenu w ziemskiej atmosferze, widoczne były też barwy purpury, będące efektem pobudzonych do świecenia przez wiatr słoneczny atomów azotu. Choć nie była to najsilniejsza burza ani w tym roku, ani tym bardziej w 24. cyklu aktywności słonecznej, to zdecydowanie można dla niej przypisać jej najwyższą intensywność barwną zorzy polarnej, jeśliby rozpatrywać wcześniejsze burze o tej samej kategorii G1. Zazwyczaj analogiczne słabe burze magnetyczne przynoszą zorze bardzo subtelne, nie rzadko widoczne jedynie metodą fotograficzną, a ich zasięg dotyka linii brzegowej Polski lub przekracza ją tylko nieznacznie. Tym razem wyrazistość zjawiska była zdecydowanie ponadprzeciętna jak na słabą kategorię G1, a najlepiej uwidacznia się to - paradoksalnie! - na zdjęciach z dominacją zachmurzenia.

Zorza polarna w noc z 7 na 8 października 2018 r. Okolice Białegostoku, woj. podlaskie.

Autor: Karolina Toczydłowska

Zorza polarna w noc z 7 na 8 października 2018 r. Rewa, woj. pomorskie. Autor: Paweł Twork

Zorza polarna w noc z 7 na 8 października. Borsk, pow. kościerski, woj. pomorskie.
Autor: Radosław Mankiewicz

Zorza polarna w noc z 7 na 8 października.

Zdjęcie lewe: Osowicze, woj. podlaskie. Autor: Nikodem Niker;

Zdjęcie prawe: Osowicze, woj. podlaskie. Autor: Szczepan Skibicki

Zorza polarna w noc z 7 na 8 października. Po lewej: nad Finlandią. Credit: Matti Helin. Po środku: nad Jeziorem Grosbeak, Kanada. Credit: John McKinnon. Po prawej: nad Skellefteå w Szwecji. Credit: Mats Olsson.

Były to maksymalne zaburzenia, które udało się wywołać strumieniowi z dziury koronalnej, a ich czas wystąpienia zawarł się między godz. 17:00 CEST 7 października a 02:00 CEST 8 października. Po wygaszeniu burzy, aktywność geomagnetyczna kontynuowana była na niewielkim poziomie "niestabilności" (między ciszą, a stanem burzy (Kp=4)) przez jeszcze dodatkowych 9 godzin, by z krótką przerwą między 11:00 a 14:00 CEST 8 października przynieść ostatni powiew nieco wzburzonej magnetosfery między 14:00 a 17:00 CEST. Po tym czasie obserwowaliśmy już tylko stan ciszy, a wpływ strumienia na warunki pogody kosmicznej stał się pomijalny z punktu widzenia naszych szerokości geograficznych.

Suma summarum burza magnetyczna kategorii G1 trwała przez 9 godzin, tj. dwa razy krócej od umiarkowanej burzy magnetycznej ➨ kategorii G2 z 10-11 września (opracowanie), mimo, że tym razem emitująca wiatr słoneczny dziura koronalna była znacznie bardziej rozwinięta, niż przed miesiącem. Przez wspomniane jedynie umiarkowane południowe odchylenie Bz, nie można było liczyć na wyraźniejsze wzburzenie pogody kosmicznej, jednak za sprawą prędkości wiatru przekraczającej 600 km/sek. i Bt=19nT widać, że potencjał był i można śmiało zakładać, że w razie korzystniejszego rozwoju sytuacji z całkowitym wykorzystywaniem dostępnego potencjału i porządnym południowym skierowaniem Bz, burza mogłaby bez trudu rozwinąć się do solidnej kategorii G2 lub nawet G3 na podobieństwo mającej miejsce dokładnie trzy lata wcześniej silnej burzy ➨ z 7 października 2015 roku.

Omawiane dziś wydarzenie jest ósmym potwierdzonym wystąpieniem zorzy polarnej nad Polską w 2018 roku. Po raz drugi to samo źródło na Słońcu pozwoliło na zaistnienie burzy przynoszącej barwne światła nad północne regiony naszego kraju, a ponieważ dziura koronalna będąca sprawczynią obu ostatnich burz magnetycznych nie tylko nie wykazywała w ostatnich dniach widoczności oznak zaniku, ale prawie całkowitą stabilność w utrzymywaniu swojej rozpiętości, jest wysoce prawdopodobne, że przetrzyma ona kolejny obrót Słońca i stanie się widoczna na nowo po kolejnym miesiącu. Jeżeli faktycznie utrzymałaby się ona w słonecznej koronie, powinniśmy się z nią zobaczyć po raz trzeci na przełomie października i listopada, by w drugiej połowie pierwszego tygodnia listopada oczekiwać trzeciego napływu CHHSS. O tym czy tak się stanie przekonamy się we wspomnianym okresie, ale do tego czasu jeszcze daleka droga - a po drodze być może i inne dziury koronalne, które w fazach schyłkowych cykli słonecznych stanowią niemal chleb powszedni.

Autorski komentarz do bieżącej aktywności słonecznej - podstrona ➨ Solar Update
Warunki aktywności słonecznej i zórz polarnych na żywo wraz objaśnieniami nt. interpretacji danych - podstrona ➨ Pogoda kosmiczna

  f   Bądź na bieżąco z tekstami, zjawiskami astronomicznymi, alarmami zorzowymi i wszystkim co ważne dla amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze bądź zapisz się do subskrybentów kwartalnego Newslettera.