Rozbłysk klasy X2.2 z CME full-halo i boczną składową uwolnioną ku Ziemi (17.02.2023)

W piątkowy wieczór 17 lutego na Słońcu doszło do silnego rozbłysku klasy X2.2 z maksimum o godz. 21:16 CET o bardzo wydłużonym czasie trwania, co uczyniło go wydarzeniem spod znaku tzw. zjawisk LDE (long-duration event) będących często dobrym zwiastunem wystąpienia koronalnych wyrzutów masy skorelowanych z danym rozbłyskiem. Ten drugi w lutym, a piąty już w 2023 roku rozbłysk najwyższej energii może okazać się pierwszym od wielu miesięcy zjawiskiem zdolnym podgrzać zorzowe emocje, choć na ile rzeczywiście tak się stanie przekonamy się już za kilkadziesiąt godzin.

Do rozbłysku doszło w obszarze aktywnym 3229. To nowa grupa plam widoczna dopiero od dwóch dni przy północno-wschodniej krawędzi, która czas bezpośredniego skierowania ku Ziemi rozpocznie w połowie następnego tygodnia. Rozbłyskowi towarzyszył silny blockout radiowy poziomu R3 na osłonecznionej półkuli oraz emisja radiowa typu II (2407 km/sek.) będąca często zapowiedzią uwolnienia koronalnego wyrzutu masy (CME). Zaistnienie CME wydawało się bardzo prawdopodobne także z uwagi na długi czas rozbłysku i bardzo powolne wytracanie energii po fazie maksimum - emisja rentgenowska opadła poniżej klasy M dopiero po 4 godzinach od rozbłysku - oraz za sprawą obrazów w skrajnym ultrafiolecie z sondy SDO sugerującej wyrzucenie CME w przestrzeń. Teraz można już pisać z całkowitą pewnością: koronalny wyrzut masy rzeczywiście zaistniał.

Rozbłysk klasy X2.2 z 17 lutego 2023 roku jest drugim najsilniejszym z dotychczasowych rozbłysków 25. cyklu aktywności słonecznej ex aequo z rozbłyskiem X2.2 z 20 kwietnia 2022 roku. Możliwe jednak, że w istocie jest on słabszym od ubiegłorocznego, ponieważ wydarzenie z kwietnia 2022 było zjawiskiem powstającym już pewien czas po zejściu obszaru 2992 z tarczy za zachodnią krawędź, przez co w pewnym stopniu pomiar emisji rentgenowskiej z perspektywy Ziemi był zaniżony. To także piąty w tym roku rozbłysk najwyższej energii mający miejsce zaledwie 6 dni po poprzednim. Wraz z coraz wyraźniejszym wzrostem aktywności plamotwórczej przybywa zjawisk energetycznych, którym towarzyszy systematycznie rosnąca ilość produkowanych CME - niestety dla obserwatorów nocnego nieba jak dotąd bez wpływu na aktywność geomagnetyczną. Jednocześnie przed 6 dniami pobiliśmy po raz kolejny rekord dziennej liczby Wolfa w tym cyklu słonecznym, która wyniosła 209 i była efektem widoczności na tarczy aż 12 różnych regionów aktywnych. Poprzedni rekord (201) ustanowiony 10 stycznia zdołał się zatem utrzymać jedynie przez miesiąc.

Rozbłysk klasy X2.2 z 17.02.2023 r. w długości fali 131, 94 i 171 angstremów. W kanale AIA171 animacja ukazująca pierwsze momenty uwalniania koronalnego wyrzutu masy w następstwie rozbłysku. Po prawej zapis emisji rentgenowskiej mierzonej sondą GOES z perspektywy Ziemi - widoczny rozbłysk klasy X2.2 z maksimum o godz. 20:16 UTC (21:16 CET) i aż kilkugodzinny okres fazy schyłkowej utrzymującej się w klasie M. Tak powolne wytracanie energii po maksimum często towarzyszy rozbłyskom uwalniającym koronalny wyrzut masy. Credit: SDO

Mogłoby się wydawać, że z uwagi na prawie skrajnie boczną wobec Ziemi pozycję regionu 3229 przy krawędzi tarczy słonecznej nie mamy wielkich szans na choćby częściowe "trafienie" przez CME wyrzucany z takiego miejsca tarczy słonecznej, jednak przy wyrzutach szczególnie rozległych teoretyczna możliwość takiego trafienia istnieje zawsze odkąd dana grupa plam jest w zasięgu naszych oczu i instrumentów sond monitorujących aktywność słoneczną od "ziemskiej" strony. W tym przypadku koronografy LASCO C3 ukazują najrozleglejszy rodzaj CME - full-halo - rozpoznawany po tym, że uwolniona materia rozprzestrzenia się na pełnych 360 stopniach wokół przysłoniętej w centrum tarczy słonecznej na koronografie. Jeśli taki wyrzut zachodzi w grupie plam dostrzegalnej od naszej strony Dziennej Gwiazdy zachodzi wówczas pewność, że Ziemia znajdzie się na drodze takiego CME przynajmniej dla skrajnie bocznego uderzenia najsłabszej części wyrzutu. I o takim bocznym skierowaniu możemy mówić tym razem: sytuacja jest daleka od bardzo optymistycznej dla obserwatorów zórz polarnych, ale wiele wskazuje na to, że i tak wystarczająca.

Subskrybuj nowe treści także poprzez kanał Polskiego AstroBlogera na YouTube

Niestety przy bocznym uderzeniu CME musimy się zawsze liczyć z koniecznością dotarcia do Ziemi skrajnej, najsłabszej części takiego wyrzutu, w której wiatr słoneczny ma najniższą gęstość i najniższą prędkość w porównaniu do głównej części CME, jaka mogłaby zostać uwolniona bezpośrednio ku Ziemi kiedy grupa plam emitująca rozbłysk przebywałaby w centrum tarczy słonecznej. Stąd trudno mówić o "zjawisku-pewniaku" dla wywołania solidnej burzy magnetycznej, ale nie jest to też zjawisko, nad którym należałoby przejść obojętnie z machnięciem ręki. Dochodzi do tego fakt, że 15 lutego w wyniku erupcji protuberancji nieopodal centrum tarczy (niepowiązane z żadnym rozbłyskiem) uwolniony został słabszy CME o częściowym skierowaniu ku Ziemi, który wprawdzie jak dotąd nie wzniecił burzy, lecz mógł "przeczyścić" drogę wyrzutowi z rozbłysku klasy X2.2 by ten dotarłszy do Ziemi choćby swą skrajnie boczną częścią zdołał przynieść wzrost aktywności geomagnetycznej. A jak duży?

Koronalny wyrzut masy typu full-halo (asymetryczne) po rozbłysku klasy X2.2 z regionu aktywnego 3229 z 17.02.2023 r. Widoczna na obrazach koronografu LASCO C3 sygnatura full-halo pozwala zaobserwować rozprzestrzeniającą się materię na pełnych 360 stopniach wokół przysłoniętej tarczy słonecznej, co z naszej perspektywy oznacza pewność uwolnienia wyrzutu przynajmniej w jakiejś części ku Ziemi. Niestety główna część CME uwolniona została wyraźnie na północ i wschód od linii Słońce-Ziemia, a boczna składowa może mieć znacznie słabszy potencjał do wzburzenia aktywności geomagnetycznej po dotarciu do Ziemi. Nie mniej fakt składowej częściowo uwolnionej ku Ziemi jest ewidentny. Credit: LASCO C3

Aktywność burzy magnetycznej z takiego wydarzenia jest trudna do przewidzenia. Gdyby siła i kierunek pola magnetycznego wiatru słonecznego okazały się sprzyjające wzburzaniu pogody kosmicznej może nas czekać równie dobrze słaba burza magnetyczna kategorii G1, jak i umiarkowana-silna kategorii G2-G3 w razie naprawdę solidnego nasilenia południowego skierowania pola magnetycznego w tym CME. Trudno jednak oczekiwać aż tak sprzyjających warunków w sytuacji, gdy jedyne na co możemy liczyć to uderzenie skrajnie bocznej - a więc najsłabszej części CME, która nie porusza się tak prędko jak część główna, uwolniona wyraźnie na wschód od linii Słońce-Ziemia, a do tego jest znacznie bardziej rozrzedzona i przypuszczalnie o słabszych cechach pola magnetycznego wobec głównego obszaru CME, który niestety nas ominie.

Model ISWA przewiduje uderzenie CME 19 lutego około godz. 12:00 UTC (13:00 CET) z uwolnieniem wyrzutu o wyraźnie korzystniejszym kierunku, niż wygląda to z obrazów z koronografów. Gdyby taka prognoza okazała się trafna, moment uderzenia wypadłby w około 39,5 godziny od uwolnienia ze Słońca. To dość typowy czas "podróży" CME, zdecydowanie wolniejszy, niż w zjawiskach najbardziej energetycznych, ale i znacznie szybszy, niż ten którego można by oczekiwać w razie kierowania się ku Ziemi jedynie skrajnie bocznego fragmentu wyrzutu, gdyż zwykle CME na obrzeżach jest znacznie mniej gęste i wolniejsze od głównej części wyrzutu. Credit: ISWA/NASA

Bazując na dostępnych obrazach dotarcia bocznej części wyrzutu należałoby oczekiwać w późnych godzinach 19 lutego lub pierwszej połowie 20 lutego. Model ISWA (od NASA) sugeruje uderzenie już około 12:00 UTC/13:00 CET 19 lutego prognozując trafienie korzystniejsze, niż skrajnie bocznego fragmentu CME, ale też słabsze od bezpośredniego z głównej części wyrzutu. Byłoby to dość typowe dotarcie wyrzutu w nieco mniej, niż 40 godzin od uwolnienia, mogące dać większe szanse na rozwój aktywności geomagnetycznej, niż można by oczekiwać w przypadku uderzenia bocznego fragmentu - niestety model ISWA jest nader często zbyt optymistyczny, sugerując w wielu przypadkach zbyt korzystne ukierunkowanie wyrzutów, niż rzeczywiście ma to miejsce.

Model WSA-Enlil jest znacznie bardziej realistyczny sugerując bardzo słabe uderzenie, wyliczane na 20 lutego o godz. 13:00 UTC/14:00 CET (+/- 7 godzin) z przewidywanym wzrostem prędkości wiatru nacierającego na Ziemię z ~400 do ~450 km/sek., i gęstości z 5 do 15 protonów/cm³. Pamiętajmy jednak, że to cechy drugorzędne wobec natężenia pola magnetycznego i jego kierunku - a tych cech nie jest w stanie przewidzieć żaden model. Wariant prognozy według modelu WSA-Enlil wydaje się niestety zdecydowanie bardziej prawdopodobny - niestety, ponieważ taka zmiana warunków wiatru słonecznego zarówno w prędkości jak i gęstości nie zwiastuje wielu emocji dla spragnionych zórz polarnych w aktywniejszym ich wydaniu.

Nawet w ostatnich dniach, gdy mieliśmy do czynienia ze spokojną pogodą kosmiczną bywały okresy z prędkością nieustannie napływającego na Ziemię wiatru słonecznego oscylującą w okolicach 500 km/sek. przy gęstości przekraczającej 20 protonów/cm³, więc jeżeli miałby się sprawdzić scenariusz, w którym po uderzeniu CME cechy wiatru okazują się słabsze, niż w ostatnim spokojnym czasie, to być może nawet słaba burza magnetyczna kategorii G1 nie będzie w stanie się z takich cech wiatru rozwinąć. Dodatkowo widoczna jest olbrzymia rozbieżność z modelem ISWA, który wieszczy uderzenie CME praktycznie o całą dobę wcześniej. WSA-Enlil także zdecydowanie bardziej wiarygodnie modeluje proporcje wyrzutu w kontekście kierunku jego uwolnienia - potwierdza on wszystko, co można zaobserwować z koronografów: to na co mamy szansę to co najwyżej uderzenie skrajnie bocznej części wyrzutu, cechującej się mizerną prędkością i gęstością wobec głównej porcji CME wyrzuconej wyraźnie poza linię Słońce-Ziemia.

Model WSA-Enlil prognozuje dotarcie do Ziemi skrajnie bocznego fragmentu CME 20 lutego około 13:00 UTC/14:00 CET (+/- 7 godzin), o dobę później niż model ISWA, sugerując bardzo słabe uderzenie wyrzutu. Zmiana prędkości wiatru z około 400 do 450 km/sek. i gęstości z 5 do 15 protonów/cm3 to słabsze cechy wiatru, niż bywały one w ostatnim czasie podczas okresów spokojnej pogody kosmicznej. O ile WSA-Enlil trafnie przewiduje cechy wiatru i prawidłowo (a wydaje się, że tak jest) modeluje rozprzestrzenianie się CME, może się okazać, że nawet słaba burza magnetyczna kategorii G1 okaże się trudna do osiągnięcia. Z drugiej strony przy takich cechach zdarzały się już także silne burze magnetyczne, pod warunkiem mocnego nasilenia pola magnetycznego wiatru słonecznego i jego silnie południowego skierowania wzburzającego warunki pogody kosmicznej. Trudno przewidzieć, czy z tak słabego ukierunkowania CME ku Ziemi można liczyć na solidny wzrost siły pola magnetycznego, nie mówiąc nawet o tym jakie skierowanie ono przybierze, a to właśnie te cechy będą determinować ewentualny rozwój sytuacji. Credit: SWPC

Warunki obserwacyjne do wypatrywania ewentualnej zorzy polarnej będą doskonałe - 20 lutego przypada nów Księżyca i niebo jest przez całą noc maksymalnie ciemne w całym miesiącu. Warunki pogodowe niestety mogą być zmienne i o ile szanse na rozpogodzenia będą w większości kraju, to nie wiadomo jak długo będą się lokalnie utrzymywać. Pogodowa loteria wobec zjawiska pogody kosmicznej samego w sobie będącego loterią o nieprzewidywalnym czasie zintensyfikowania i występowania nie jest wymarzoną sytuacją synoptyczną, której spragnieni zórz polarnych obserwatorzy mogliby sobie życzyć. Wraz z rozwojem sytuacji, jaka by ona nie była, wpis będzie uzupełniany na bieżąco, tak więc zainteresowanych tematem upraszam o powracanie do tego wpisu co jakiś czas.

AKTUALIZACJA 19.02 22:00 CET

Od kilku godzin rejestrowany jest systematyczny ciągły wzrost strumienia wysokoenergetycznych protonów docierających do Ziemi, mierzony przez sondę ACE w punkcie Lagrange'a L1 na linii Słońce-Ziemia. Jest to często zwiastun nadciągającego uderzenia CME, które bywa wówczas odległe o kilka do kikunastu godzin. Jednocześnie strumień ten bywa niekiedy rosnący także w sytuacji bliskiego rozminięcia CME z Ziemią, kiedy wyrzut mija nas w skali kosmicznej "o włos" toteż niekoniecznie musi być on oznaką rychło nadchodzącej akcji - świadczy po prostu o tym, że w naszym kosicznym otoczeniu - pisząc kolokwialnie - coś wisi w powietrzu, że coś się zadziało. Co konkretnie - przekonamy się w najbliższym czasie. W oficjalnej predykcji SWPC sugerowana jest co najwyżej słaba burza magnetyczna kategorii G1, co jest jak już wspominałem wyżej w tekście, radykalnie odmienną prognozą od modelu ISWA od NASA sugerującego znacznie korzystniejsze uderzenie. Widać jednak już w tym momencie, że - niestety tradycyjnie - nie miał on wiele wspólnego z rzeczywistością prognozując uderzenie CME już w niedzielę około 13:00 CET, a więc już 10 godzin temu. Nic takiego miejsca nie miało: obecnie prędkość wiatru napływającego na Ziemię wynosi około 330 km/sek., gęstość od 1 do 5 protonów/cm3, przy natężeniu pola magnetycznego (Bt) 6-7nT i braku stabilnego skierowania pola (Bz) wahającemu się między północnym i południowym rzędu -3 do +4nT, co skutkuje całkowitą ciszą w ziemskim polu magnetycznym (Kp1-2).

AKTUALIZACJA 20.02 19:30 CET

Sondy DSCOVR i ACE wykryły zmianę warunków wiatru słonecznego dziś około godz. 11:00 CET, świadczącą o dotarciu do Ziemi koronalnego wyrzutu masy. Uderzenie było bardzo słabe i jak dotąd nie przyniosło wzrostu aktywności geomagnetycznej. Prędkość wiatru skokowo zmieniła się z 350 do 450-470 km/sek., gęstość z 5 do około 15 protonów/cm3, siła pola magnetycznego wiatru słonecznego wzrosła z 5 do momentami 12-14nT co przy takiej prędkości wiatru jest niewielkim potencjałem wzburzania pogody kosmicznej, a skierowanie pola magnetycznego zmienne między -4 a +7nT, co dodatkowo hamuje rozwój sytuacji. Po około 8 godzinach od dotarcia CME widać, że model WSA-Enlil od SWPC był znacznie bliższy rzeczywistości zarówno co do czasu uderzenia jak i sugerując uderzenie skrajnie bocznej składowej wyrzutu o najsłabszych cechach w porównaniu do głównej części CME, na jaką szans tym razem nie mieliśmy. W tej sytuacji burza magnetyczna kategorii G1 wydaje się szczytem ewentualnego wzrostu zaburzeń, o ile Bz przybrałoby w najbliższych godzinach silnie i długotrwale południowe skierowanie, ale widać, że się na to nie zanosi.

AKTUALIZACJA 21.02 18:00 CET

Półtorej doby od uderzenia CME sytuacja nie uległa zmianie, co pozwala już stwierdzić, że tak jak wydawało się to od początku, boczna składowa wyrzutu jaka musnęła Ziemię była zbyt słaba dla wzburzenia aktywności geomagnetycznej. Prędkość wiatru, jego gęstość i siła pola magnetycznego z kierunkiem cały czas pozostawały przez minione kilkanaście godzin bardzo mizerne nie różniąc się od spokojnych warunków, z jakimi mieliśmy cały czas do czynienia przed dotarciem CME. Miejmy nadzieję, że kolejnym razem Ziemia będzie miała więcej szczęścia i obserwatorzy zórz będą mogli liczyć na korzystniejsze ukierunkowanie CME - czy uwolni je któraś z grup plam obecnie przemierzających tarczę słoneczną przekonamy się w najbliższych dniach.

Autorski komentarz do codziennej aktywności słonecznej dostępny podstronie Solar Update.
Warunki aktywności słonecznej i geomagnetycznej na żywo wraz z objaśnieniami dostępne na podstronie Pogoda kosmiczna.

  f    t    yt   Bądź na bieżąco z tekstami, zapowiedziami, alarmami zorzowymi i wiele więcej - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze, subskrybuj materiały na kanale YouTube lub zapisz się do Newslettera.