Umiarkowana burza magnetyczna kategorii G2 (03.03.2024): pierwsze polskie zorze polarne tego roku - opracowanie wydarzenia i galeria czytelników
O tym, że pierwszy marcowy weekend może przynieść nam pierwszy od dawna wyraźniejszy ruch w aktywności geomagnetycznej wiedzieliśmy już od paru dni. 28 lutego tuż przy obszarze aktywnym 3592 w centrum tarczy słonecznej doszło do erupcji filamentu magnetycznie powiązanego z tą grupą plam. Erupcji jak zwykle w takich sytuacjach bywa towarzyszył koronalny wyrzut masy, choć co najciekawsze - pomimo umiejscowienia źródła niemal w centrum tarczy słonecznej - zdecydowana większość CME została wyrzucona wyraźnie na wschód od linii Słońce-Ziemia. Z uwagi na pozycję filamentu w trakcie erupcji było uzasadnionym zakładanie, że boczna zachodnia flanka tego CME podąża wzdłuż linii Słońce-Ziemia i zapewni nam boczny impakt po około 3-4 dobach od erupcji, jednak zdjęcia koronograficzne nie ukazywały nawet częściowego halo po tej erupcji powodując, że porcja wyrzutu uwolniona ku Ziemi była w dużym stopniu wątpliwej jakości.
Kilka godzin później doszło do długotrwałego rozbłysku klasy M1.5 ze zmierzającego ku zachodniej krawędzi największego z dotychczasowych obszarów aktywnych 25. cyklu słonecznego - AR3590 - któremu także towarzyszył koronalny wyrzut masy. W tym przypadku erupcja była jeszcze węższa i od początku zdawała się być wyrzucona wyłącznie na zachód względem układu Słońce-Ziemia. Istniała jednak niewielka szansa, że wschodnia flanka tego wyrzutu w jakiś sposób pokryje się z zachodnią częścią CME po erupcji filamentu, a w efekcie uda się wywołać wzrost aktywności geomagnetycznej nawet bez szczególnie imponujących parametrów prędkości i gęstości.
Po lewej: erupcja filamentu nieco na wschód od centrum tarczy widoczna 28.02 około godz. 09:00 UTC uwolniła koronalny wyrzut masy, który z uwagi na umiejscowienie powinien być korzystnie skierowany ku Ziemi. Credit: SDO. Po prawej: tymczasem kilka godzin po erupcji filamentu okazało się, że koronograficzne zdjęcia CME z LASCO pozostawiają wiele do życzenia. Znaczna większość wyrzutu została skierowana na południowy wschód od linii Słońce-Ziemia, a porcja wymierzona w naszym kierunku zaznaczyła się na obrazach w bardzo niewyraźny sposób. Ewentualny imapkt bocznej części tego CME w Ziemię spodziewany był dopiero w czwartej dobie po erupcji. Credit: SOHO
Modele propagacji wiatru słonecznego agencji SWPC i NASA były zgodne co do minięcia Ziemi przez ten drugi wyrzut, jak i co do tego, że możemy oczekiwać napływu zachodniej porcji CME z wcześniejszej bardziej centralnie umiejscowionej erupcji filamentu przy regionie 3592. Prognozy obu agencji zdecydowanie przeszacowały jednak prędkość CME, który ostatecznie dotarł do Ziemi kilkanaście godzin później. Model NASA wyliczał uderzenie bocznej flanki tego wyrzutu w Ziemię w sobotę 02.03 około godz. 12:00 UTC, model SWPC niemal pół doby później, w noc z 02/03.03 około godz. 00:00 UTC. Sugerowane modelami zmiany warunków - pomimo przecenienia prędkości CME - okazały się niedoszacowane (SWPC nie prognozowała nawet słabej burzy magnetycznej kategorii G1).
Uderzenie nadeszło dopiero w niedzielne przedpołudnie, 03.03 około godz. 09:00 UTC - 3 godziny po zakresie błędu prognozy modelu WSA-Enlil agencji SWPC i prawie dobę później względem prognozy NASA. W takich sytuacjach, kiedy prędkość wyrzutu jest w prognozie przeszacowana i imapkt nadchodzi znacznie później, zazwyczaj kończy się bardzo drobnym wpływem takiego CME i niewielkimi zmianami w warunkach aktywności geomagnetycznej - niższa prędkość erupcji to dłuższy czas podróży materii na linii Słońce-Ziemia i w konsekwencji niższa energia z jaką CME uderza w magnetosferę.
I rzeczywiście uderzenie okazało się słabe - z dotychczasowej prędkości wiatru słonecznego oddziałującego na Ziemię na poziomie około 280 km/sek., wzrosła ona o mniej, niż 100 km/sek. - w szczytowym momencie ledwo przekraczając 370 km/sek. (!) Takie mizerne wartości często obserwujemy w okresach zupełnie spokojnej pogody kosmicznej, gdy w temacie aktywności zórz polarnych niewiele się dzieje - cóż dopiero mówić o jakości uderzenia, które przynosi nam prędkość wiatru niewiele różniącą się od tej obserwowanej w okresach ciszy. Niewiele lepiej zarysował się skok gęstości wiatru w momencie uderzenia: z dotychczasowych 5 wzrosła ona do 15-20 protonów/cm3 - stanowi to wprawdzie 3, a nawet 4-krotny wzrost na tle poprzednich godzin, ale sam z siebie nie mający istotnego wpływu na wzburzanie warunków.
Jedyną pociechą był rejestrowany dość wyraźny - choć na tle dawnych burz też co najwyżej umiarkowany - wzrost całkowitego natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego (Bt) do 15nT obrazujący nam potencjał wiatru do wpływu na wzburzenie pogody kosmicznej. O tym czy jest on wykorzystywany decyduje kierunek pola magnetycznego (Bz), a w tym przypadku mieliśmy do czynienia z zupełną blokadą rozwoju sytuacji - dominująco północne skierowanie Bz w największej mierze decydowało o tym, że całościowo szok dla magnetosfery wywołany takim uderzeniem CME był po prostu słaby.
Szczęśliwie jednak dla spragnionych zórz polarnych - po około trzech godzinach od uderzenia, kierunek pola magnetycznego stał się południowy - i to nie w ramach krótkotrwałego wahania, ale długotrwale, rzędu -14, -15nT, co natychmiastowo przełożyło się na uruchomienie aktywności burzy około południa UTC. Już o godz. 14:24 UTC osiągnięty został próg słabej burzy magnetycznej kategorii G1, a niemal zerowa częstotliwość wahań w skierowaniu Bz - niezmiennie korzystnie południowego, dawała nadzieję, że mimo słabych parametrów prędkości, gęstości i jedynie umiarkowanego natężenia pola magnetycznego - burza dotrwa przynajmniej do zmroku nad Polską.
Zapis danych wiatru słonecznego z DSCOVR z 03.03.2024 r. od 08:30 do 00:00 UTC. Widoczne uderzenie koronalnego wyrzutu masy 03.03 tuż przed godz. 09:00 UTC objawiające się nagłą zmianą wszystkich parametrów wiatru słonecznego: natężenia całkowitego pola magnetycznego Bt [1A], skierowania (Bz) pola [1B], z dość wyraźnym wzrostem gęstości [1C], ale niewielką zmianą prędkości [1D], która w późniejszych godzinach burzy magnetycznej nawet nie zbliżyła się do wciąż przeciętnego progu 400 km/sek. Z uwagi na dominujące w pierwszych godzinach północne skierowanie pola magnetycznego [2] wzburzanie pogody kosmicznej nie nastąpiło, a uderzenie CME okazało się słabe. Korzystna odmiana nastąpiła po godz. 12:00 UTC [3A] gdy parametr kierunku pola magnetycznego przeszedł na południowy czerpiąc w następnych godzinach niemal cały [3B] potencjał. Zmiana okazała się stabilna przez wiele kolejnych godzin [4] co zaowocowało uruchomieniem aktywności geomagnetycznej. Za okres między godz. 12:00 a 15:00 UTC oraz 15:00 a 18:00 UTC odnotowana została słaba burza magnetyczna kategorii G1 - nie miała ona szansy być aktywniejszą głównie przez niezmiennie kiepską prędkość wiatru, która uległa wręcz następnemu obniżeniu do poniżej 350 km/sek. [5] przy niższej, niż na początku gęstości [6]. Około godz. 12:00 UTC całkowite natężenie pola magnetycznego wzrosło do 19nT [7], co było najwyższą wartością w trakcie tej burzy i jednocześnie najwyższą jak dotąd od początku 2024 roku. Po krótkotrwałym przejściu skierowania pola magnetycznego na północne około 16:30 UTC [8] parametr ten szybko wrócił do korzystnych wartości, choć już nie tak wyraźnie ujemnych jak wcześniej [9] około -10 do -15nT, jednak w tym samym czasie nastąpił napływ gęstszej warstwy CME, jaka tuż przed zmrokiem nad Polską przyniosła nasilenie gęstości wiatru przekraczające 40p/cm3 [10A] skutkujące bardziej wyrazistymi zorzami polarnymi, jednymi z jaśniejszych jak na burzę z dolnego końca skali, choć pozbawionymi wyraźniejszej dynamiki, wręcz przy najniższej tego wieczoru prędkości wiatru na poziomie zaledwie 330 km/sek. [10B]. W okresie od 18:00 do 21:00 UTC aktywność burzy magnetycznej wzrosła do umiarkowanej kategorii G2, jednak zmiana ta musiała zostać spowodowana swego rodzaju wyzwoleniem kumulowanego przez poprzednie godziny potencjału zawdzięczanego wielogodzinnej dominacji południowego skierowania pola magnetycznego [4,9], co wydaje się uzasadnione z dwóch powodów: po pierwsze wzrostowi aktywności burzy nie towarzyszyły żadne wyraźniejsze zmiany warunków wiatru słonecznego, po drugie nasilenie burzy do kategorii G2 okazało się ostatnim jej akcentem przed wygaszeniem. Niekorzystne zmiany w kierunku pola magnetycznego obserwowane po godz. 19:30 UTC [11] zainicjowały zanikanie burzy, choć stan niestabilności (Kp=4) był jeszcze kontynuowany przez około 6 godzin po jej zakończeniu o 21:00 UTC za sprawą niewielkiego, lecz dominująco południowego skierowania [12]. W dalszych godzinach, przy słabnącym Bt, Bz [13] i wytracanej gęstości [14] jeszcze przed świtem następnego dnia powróciliśmy do spokojnych warunków geomagnetycznych. Credit: DSCOVR
Pierwsza zorza polarna 2024 nad Polską w obiektywie czytelników
Sokolim okiem w zorzę
Okolice Czatków, pomorskie; 18:00-19:30 UTC; Bortle 5/4
Jeśli chodzi o mnie, była to pierwsza tak niewielka burza, przy której mogę dostrzec i uwiecznić zorzę polarną. Podczas tej około półtoragodzinnej obserwacji ani razu nie było jednak mi dane ujrzeć zorzy w jej pełnej krasie, a jedynie na raty - raz w jednym miejscu nieba, raz w innym, zależnie od tego jak przepływało zachmurzenie, którego było pod dostatkiem. Zorzowy połów jednak się opłacił. Jeszcze nigdy nie zdarzyło mi się widzieć jej poświaty i złapać na zdjęciach podczas panowania tak niemrawej prędkości wiatru słonecznego. Zarazem jeszcze nigdy nie wydała mi się tak wyraźna, zarówno wizualnie - jako szarawe pojaśnienie za konturami niskich chmur gromadzących się nad miejscem obserwacji, jak i fotograficznie, biorąc pod uwagę ogólnie niewielką aktywność burzy. A jak wyraźna zorza polarna była wizualnie, dość dobrze (poza barwą, która była bardziej szara) udało się złapać nie tylko na zdjęciach, ale nawet na wideo w czasie rzeczywistym (poniżej) w trybie ekspozycji zaledwie 1/4 sek., którego początek przypadł jeszcze w trakcie zmierzchu żeglarskiego.
Upatruję tutaj dużą zasługę we wspomnianej wyżej gęstości wiatru, po zmroku nad Polską i w trakcie mojej obserwacji przekraczającej 35-40 protonów/cm3. Z drugiej strony za sprawą jednej z najniższych prędkości wiatru podczas obecności zorzy polarnej nad Polską, nie dopatrzyłem się jakiegokolwiek jej ruchu. Wizualnie stanowiła ona jednolity jaśniejszy pas odcinający się od zalegających nad północnym horyzontem chmur, których kontur był widoczny właśnie dzięki jasnemu tłu uczynionemu przez zorzę, na ogół nie przejawiała także żadnych odrębnych struktur w postaci kurtyn czy filarów - te w barwach czerwieni udało mi się złapać tylko metodą fotograficzną w wąskich okresach czasu między 18:15 a 18:45 UTC.
Bliżej godz. 19:30 UTC niebo zgodnie z prognozą miałem już praktycznie w całości zasnute chmurami. Nawet w trakcie obserwacji gromadziły się one już licznie, blokując przy tym widok zorzy na grubo ponad połowie zajmowanej przez nią powierzchni. Była więc to zorza rejestrowana tylko w prześwitach, po bardzo słonecznej niedzieli, która na wieczór przyniosła zapowiadany front - a później także opady deszczu. Mimo to radość duża, a biorąc pod uwagę wspomniane okoliczności - zaledwie słabą kategorię G1 w trakcie obserwacji, ledwie umiarkowanie południowy Bz rzędu -10 do -15nT i duże zachmurzenie, czyli najogólniej pisząc - bardzo wątpliwe warunki - to kto wie, czy nie jedna z większych, spośród wszystkich dotychczasowych obserwacji zorzy. Co ciekawe, udana obserwacja wystąpiła w niemal tym samym czasie co rok temu (a dokładnie rok i 5 dni po pierwszej zeszłorocznej zorzy z silnej burzy magnetycznej kategorii G3 z 27-28 lutego 2023 r.)
Pomimo dotarcia na wieczór dużej ilości zachmurzenia cieszę się z tych obserwacji, bo dzięki zaskakującej intensywności zorzy pokazały one ile mimo wszystko można dostrzec czy zarejestrować w warunkach dużej ilości chmur, kiedy wydaje się, że sytuacja już na starcie jest przegrana. Może te nagrania i zdjęcia okażą się zachętą, zwłaszcza dla tych osób, które podczas czekających nas jeszcze burz magnetycznych, byłyby gotowe zaniechania obserwacji widząc niekorzystne dla swoich lokalizacji prognozy pogody.
ZDJĘCIA
Sony A7SII + Samyang 18mm f/2.8 AF ([1-7] w trybie APS-C = ekw. 27 mm), ISO zmienne 1250-6400, eksp. zmienna od 4 do 10 sek.
TIME-LAPSE
Podsumowanie
Burza magnetyczna trwała łącznie 9 godzin. Złożyły się na ten czas dwa epizody z burzą słabą (G1) między godz. 12:00 a 18:00 UTC oraz pojedynczy epizod z burzą umiarkowaną (G2) między 18:00 a 21:00 UTC. Pierwsza aktywność geomagnetyczna rozwinęła się w ponad 3 godziny od dotarcia do Ziemi wyrzutu koronalnego, a najwyższa aktywność burzy przypadła dopiero między 9. a 12. godziną od uderzenia CME. Maksymalne zarejestrowane przez DSCOVR natężenie pola magnetycznego wiatru słonecznego w tym CME wyniosło 19nT, maksymalne południowe odchylenie kierunku pola magnetycznego -18nT. Najwyższą prędkością wiatru odnotowaną podczas burzy było 374 km/sek., z gęstością dominująco w zakresie 20-40 protonów/cm3 i okresowymi skokami powyżej 40p/cm3.
Indeks zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego (Kp) za okres 02-04.03.2024 r. Stan burzy magnetycznej zachodził łącznie przez 9 godzin, na co złożyły się dwa epizody z burzą słabą plasującą się w kategorii G1 oraz jeden epizod z burzą umiarkowaną, w ostatnich trzech godzinach przed jej wygaszeniem. Tym razem mieliśmy zatem do czynienia z taką sytuacją, gdy nasilenie aktywności geomagnetycznej nie zwiastuje przedłużania się burzy, ale jej szybkie wygaszenie. Credit: SWPC
Spośród burz magnetycznych kategorii G1/G2, które zapewniły widoczność zorzy polarnej z obszaru Polski, omawiana dziś burza stanowi pierwszy i jedyny jak dotąd przypadek 25. cyklu słonecznego, kiedy to prędkość wiatru nawet krótkotrwale nie zbliża się do progu 400 km/sek., nie mówiąc już nawet o jego przekroczeniu. Widoczność zórz z naszego kraju przy umiarkowanych parametrach Bt/Bz w pobliżu 15nT/-15nT była już wielokrotna, ale sytuacje z zakończoną pomyślnie burzą o tak mizernych warunkach prędkości napływającego na Ziemię wiatru - gdzie nawet po uderzeniu trudno byłoby je rozpoznać gdyby nie możliwość porównania z danymi z wcześniejszych godzin - to rzecz rzadko spotykana.
Bardzo prawdopodobne, że do głosu doszedł także możliwy już o tej porze roku efekt równonocy Russela-McPherrona, w ramach którego w tygodniach bliskich obu równonocom nawet słabe porcje wiatru słonecznego uderzającego w Ziemię częściej wywołują większe efekty geomagnetyczne, niż normalnie czyniłyby w innych okresach, zwłaszcza bliższych przesileniom, gdy statystycznie wzburzanie aktywności zórz polarnych występuje najrzadziej. Trochę w tym roku musieliśmy poczekać na pierwsze emocje w temacie pogody kosmicznej, ale obecnie wraz ze zbliżaniem się ku równonocy wiosennej, kolejne okazje na powtórkę wydarzeń są jedynie kwestią czasu.
Czytelnikom, którzy zechcieli ubogacić niniejsze opracowanie swoimi pracami dziękuję za nadesłane materiały, liczną aktywność w tych emocjonujących godzinach i gratuluję pięknych zdobyczy - zachwycających tym bardziej, gdy uświadomimy sobie, że przez większą część tego zjawiska mieliśmy do czynienia z burzą z dolnego krańca skali. Jeszcze nigdy po burzy tak niskiej kategorii nie było tu takiej ilości zdjęć i relacji od szczęśliwych czytelników. Jeśli z takim akcentem rozpoczęliśmy miesiąc o statystycznie najczęstszych okresach wzmożonej aktywności geomagnetycznej, to nic -tylko czekać na to, co pokażą następne tygodnie.
Autorski komentarz do bieżącej aktywności słonecznej - podstrona Solar Update
Warunki aktywności słonecznej i geomagnetycznej na żywo z objaśnieniami nt. interpretacji danych - podstrona 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.
Komentarze
Prześlij komentarz
Zainteresował Ciebie wpis? Masz własne spostrzeżenia? Chcesz dołączyć do dyskusji lub rozpocząć nową? Śmiało! :-)
Jak możesz zostawić komentarz? - Instrukcja
Pamiętaj o Polityce komentarzy
W komentarzach możesz stosować podstawowe tagi HTML w znacznikach <> jak b, i, a href="link"