Ciężka burza magnetyczna kategorii G4 (24.03.2024) - najkrótsza tej aktywności burza w najnowszej historii: opracowanie wydarzenia

W trwającym 25. cyklu aktywności Słońce najwyraźniej upodobało sobie 23. i 24. dzień wiosennych miesięcy. W rok po pierwszej w tym cyklu burzy magnetycznej kategorii G4 z 23/24 marca 2023 r. i następującej dokładnie miesiąc później nieco solidniejszej poprawce z 23/24 kwietnia, nadszedł 23 marca 2024 roku, który przyniósł nam jeden z najsilniejszych koronalnych wyrzutów masy uwolnionych w kierunku Ziemi od czasu schyłkowej fazy poprzedniego cyklu w ubiegłej dekadzie. Uwolnienie tego CME doprowadziło już nazajutrz, 24 marca do trzeciej w tym cyklu tak intensywnej burzy magnetycznej, ale byśmy nie popadli w marazm - najnowszy przypadek burzy kategorii G4 wniósł powiew świeżości - a raczej stęchlizny, gdyż ta odmiana była najmniej fortunną dla wszystkich spragnionych długotrwałej i silnej aktywności zorzy polarnej. Burza paradoksów: długo już nie mieliśmy do czynienia z przypadkiem tak potężnego zjawiska, które po dynamicznym rozwoju wygasło równie szybko jak się pojawiło. Zachwycająca rozwojem, a jednak zostawiająca nas z dużym niedosytem. Co się powiodło, a co poszło nie tak?

Zanim poważniej weźmiemy na celownik przypadek burzy z tegorocznej Niedzieli Palmowej warto krótko odnotować, że wieczór poprzedzający omawiane wydarzenie również przyniósł widoczność zorzy polarnej nad naszym krajem.

Nie była ona szczególnie długotrwała czy rozległa w swoim zasięgu, ale i oczekiwania też były stonowane - choć jakieś jednak były, wszak o nadciągającym strumieniu wiatru słonecznego wysokiej prędkości (CHHSS) z dziury koronalnej wiedzieliśmy od początku zeszłego tygodnia. Napłynięcie wiatru o długotrwałej dominacji południowego skierowania (Bz) pola magnetycznego rzędu -10 do -12nT przy umiarkowanie zwiększonym natężeniu całkowitym (Bt) około 15, momentami 18nT i przy zwiększonej nieco gęstości powyżej 20 protonów/cm³ poskutkowało uruchomieniem aktywności geomagnetycznej.

Zmiany w warunkach wiatru słonecznego następowały stopniowo i w sposób jaki można uznać za typowy dla napływów strumieni CHHSS jak i stref CIR poprzedzających zasadniczą część napływu strumienia, kiedy zachodzi pewien kontrast i interakcja między strefą wiatru o niskiej (dotąd dominującej) i wysokiej prędkości wiatru.

Trudno w zestawieniu danych za sobotni wieczór dostrzec wyraźniejsze oznaki uderzenia wyrzutu koronalnego czy nawet jego skrajnych flanek - brak skoków prędkości, wahań w skierowaniu pola magnetycznego czy nagłego wzrostu temperatury, za to dość typowe dla CIR/CHHSS zmiany, kiedy po rozłożonym na wiele godzin wzrostowi gęstości zaczyna towarzyszyć powolne wchodzenie w obszar wiatru o wyższej prędkości - przy jednoczesnym wytraceniu uprzednio zwiększonej gęstości.

Takim oto sposobem w sobotni wieczór 23.03 w epizodzie między godz. 18 a 21 UTC zarysowała się słaba burza magnetyczna kategorii G1, która na następne 3 godziny (21-00 UTC) nasiliła się do umiarkowanej kategorii G2. Pomyślne obserwacje zorzy polarnej z Polski wystąpiły jeszcze zanim burza zwiększyła aktywność do kategorii G2, ale z uwagi na dominujące zachmurzenie, zwłaszcza w bardziej uprzywilejowanych północnych województwach, nie były one zbyt liczne. Słabe warunki burzowe (G1) utrzymały się do poranka, kiedy po godz. 03 UTC sytuacja powróciła do wyciszonej.

Zapis danych wiatru słonecznego z DSCOVR z 23.03 i nocy 23/24.03.2024 r. Widoczny brak wyraźniejszych skoków wszystkich parametrów jednocześnie typowych dla uderzeń CME, a bardziej płynne i rozłożone w czasie zmiany typowe dla przechodzenia Ziemi przez strefy CIR lub strumienie wiatru słonecznego wysokiej prędkości z dziur koronalnych (CHHSS). W godzinach dziennych widoczne nabieranie gęstości, okresowo do 50 protonów/cm³ przy zwyczajnych wahaniach siły i kierunku pola magnetycznego oraz prędkości około 350 km/sek.; w godzinach wieczornych widoczne nasilenie natężenia (BT do 18nt), dominacja południowego skierowania Bz poniżej -10nT przy obniżeniu gęstości i stopniowemu nabieraniu prędkości do około 450-500 km/sek. W efekcie mieliśmy do czynienia z trwającym 9 godzin stanem burzy magnetycznej, która w maksimum osiągnęła umiarkowaną kategorię G2 (interwał 21-00 UTC). Credit: DSCOVR

  

Zorza polarna sfotografowana 23.03.2024 r. Po lewej: Północ Poznania, Morasko, wielkopolskie. Autor: Małgorzata Maćkowiak-Bartczak. Po prawej: Gdańsk Brzeźno, pomorskie. Autor: Marek Głowienka.

 

Zorza polarna sfotografowana 23.03.2024 r. Po lewej: Północ Poznania, Morasko, wielkopolskie. Autor: Leszek Bartczak. Po prawej: Karwieńskie Błoto Drugie, pomorskie. Autor: Mariola Labuda

☀ ☀ ☀

Największe emocje były jednak dopiero przed nami - wszystko za sprawą potężnych zjawisk, jakie zaszły na Słońcu zaraz po nadejściu soboty, kiedy w ziemskim polu magnetycznym trwała jeszcze wspomniana wyżej burza kategorii G1-G2.

23 marca krótko po godz. 01:00 UTC obszar aktywny 3614 na północnej półkuli słonecznej rozpoczął emisję długotrwałego rozbłysku - zjawisko pięło się wzwyż niespiesznie osiągając po kilkunastu minutach dolny próg klasy M. W podobnym czasie, kilka minut po przekroczeniu klasy M1.0 przez rozbłysk w regionie 3614, do zabawy dołączyła rozbudowana grupa 3615, która szybko podbiła strumień rentgenowski do średnich poziomów klasy M, ale zdarzenie to było krótkotrwałe i pozbawione CME. Gdy jej aktywność nieco opadła, północny region 3614 w dalszym ciągu produkował rozpoczęty wcześniej rozbłysk tym razem już stając się zjawiskiem najwyższej energii i osiągając klasę X1.1 w maksimum o godz. 01:33 UTC.

 

Po lewej: zapis emisji rentgenowskiej z nocy 22/23.03.2024 r. Widoczny bardzo długotrwały rozbłysk klasy X1.1 z maksimum o 01:33 UTC, na który złożyła się połączona emisja rentgenowska z dwóch regionów aktywnych 3614-3615 połączonych w pewnym stopniu siłami pola magnetycznego. Credit: GOES. Po prawej: animacja zdjęć w skrajnym ultrafiolecie z GOES w długości fali 131 angstremów. Widoczny dokładny przebieg rozbłysków w chronologicznym porządku - początek zjawiska w regionie 3614, następnie krótkotrwały wyraźniejszy wzrost energii w regionie 3615 na południowej półkuli i później najwyższy skok promieniowania w regionie 3614, który był źródłem potężnego wyrzutu koronalnego. Credit: GOES

Warto jednak odnotować, że klasa X została przekroczona tylko nieznacznie i na dodatek jako sumaryczny pomiar promieniowania zachodzącego jednocześnie z obu grup, przy wydatnym udziale regionu 3615. Sugeruje to najprawdopodobniej, że rozbłysk uwalniający CME w północnym regionie 3614 patrząc indywidualnie był tak naprawdę rozbłyskiem wysokich poziomów klasy M. Dopiero o godz. 02:23 UTC sklasyfikowano końcowy moment rozbłysku, chociaż poniżej klasy M emisja opadła jeszcze później, bo dopiero około 05:30 UTC.

Zjawisku towarzyszył silny blackout radiowy poziomu R3, emisja radiowa typu II i IV (791 km/sek.) oraz burza protonów, która szybko osiągnęła Ziemię dając nam umiarkowaną (S2), a w maksimum z godzin popołudniowych 24 marca już niemal silną burzę radiacyjną poziomu S3. Objawiło się to wzrostem zakłóceń rejestrowanych na zdjęciach z satelitów, zwłaszcza widocznym silnym zaszumieniu obrazów z koronografu LASCO, ale poważniejszych usterek satelitów żadna z agencji nie odnotowała.

Zjawisko wyprodukowane przez dawnego rekordzistę pod względem rozmiarów w ramach bieżącego cyklu słonecznego było typowym rozbłyskiem typu LDE (long-duration event) charakterystycznym dla zjawisk erupcyjnych. Rozbłysk miał więc ostatecznie trojaką naturę - był współczulny (zachodzący w dwóch grupach plam jednocześnie), długotrwały - typu LDE i tym samym - eruptywny. Zdjęcia koronograficzne z LASCO obserwującego Słońce z perspektywy Ziemi ukazały wspaniały koronalny wyrzut masy typu full-halo o asymetrycznej strukturze, energicznie wyrzucony z regionu 3614 o początkowej prędkości rzędu 1838 km/sek. (za system CACTUS) i średniej prędkości około 1100 km/sek. Najgęstsza część wyrzutu została skierowana wyraźnie na północ względem układu Słońce-Ziemia, natomiast struktura full-halo ukazująca rozprzestrzenianie wyrzuconej materii na pełnej 360-stopniowej rozpiętości wokół Słońca stworzyła gwarancję nadchodzącego uderzenia CME w Ziemię co najmniej solidną boczną flanką.

 

Koronalny wyrzut masy typu full-halo o asymetrycznej strukturze uwolniony w efekcie rozbłysku klasy X1.1 z regionu 3614 na zdjęciach z koronografu LASCO C3. Początkowa prędkość erupcji przekroczyła 1800 km/sek. CME uderzył w ziemskie pole magnetyczne zaledwie 38,5 godziny po opuszczeniu Słońca i stanowił jedną z najszybciej docierających do Ziemi erupcji w ostatnich latach, pomimo, że najgęstsza główna część wyrzutu została skierowana na północ względem linii Słońce-Ziemia. Credit: SOHO

Na uderzenie nie musieliśmy długo czekać. Impakt CME w sondy DSCOVR i ACE rejestrujące parametry wiatru słonecznego w punkcie Lagrange'a L1 nastąpił już kolejnego dnia po erupcji, 24 marca około godz. 14:00 UTC - w około 38,5 godzin od uwolnienia ze Słońca. Był to najszybciej docierający do Ziemi wyrzut koronalny od czasu CME z rozbłysku klasy X9.3 z 6 września 2017 roku. Uderzenie było silne. Prędkość wiatru słonecznego wzrosła skokowo z dotychczasowej na poziomie około 550 km/sek. do 808, a w maksimum niemal 890 km/sek., co stanowiło najwyższe wartości tego parametru nie tylko w całym dotychczasowym przebiegu 25. cyklu słonecznego, ale właśnie od czasu uderzenia CME sprzed siedmiu lat. Skok gęstości nie należał ani do rekordowych, ani szczególnie wyróżniających się na przestrzeni ostatnich burz - wzrosła ona z około 10 do 30, momentami 35 protonów/cm³, a więc osiągnęła ledwie połowę poziomu z wieczora poprzedzającego ten impakt.

Najbardziej cieszącą zmianą warunków był znaczny wzrost natężenia całkowitego (Bt) pola magnetycznego w napływającym CME, które jest wskazówką z jakim potencjałem wiatru mamy do czynienia. Skok z 6 do ponad 25, a w maksimum 34nT jasno dawał do zrozumienia, że mamy do czynienia z bardzo solidnym wyrzutem, mało tego: większość tego potencjału była pożytkowana w niemal najlepszy sposób od samego uderzenia, za sprawą silnie południowego skierowania pola magnetycznego (Bz) schodzącego początkowo do -19nT. Taki impakt przy rejestrowanych parametrach prędkości dawał gwarancję dynamicznego rozwoju aktywności geomagnetycznej. O tym jak potężny był to cios dla magnetosfery świadczy dobrze fakt, że uderzenie CME nadeszło niespełna godzinę przed końcem interwału 12-15 UTC, dla którego liczony jest uśredniony globalny indeks Kp, a i tak był to epizod za jaki sklasyfikowana została umiarkowana burza magnetyczna kategorii G2, którą wyrzut koronalny wywołał w sposób dosłownie natychmiastowy.

Z biegiem minut znaczny potencjał CME zaczął być wykorzystywany jeszcze wyraźniej. Pogłębianie południowego kierunku parametru Bz w maksimum do -27nT przy utrzymującej się prędkości ponad 800 km/sek. zwiastowało rychłe przekraczanie kolejnych progów aktywności burzy. O godz. 15:46 UTC globalny indeks Kp osiągał 7, inicjując silną burzę magnetyczną kategorii G3 będącą burzą oficjalnie prognozowaną i wiążącą się już z gwarancją obecności zorzy polarnej nad naszymi szerokościami geograficznymi, ale już o 16:28 UTC - nieco ponad 40 minut przed zachodem Słońca nad Polską - po raz trzeci w tym cyklu słonecznym osiągnięta została kategoria G4. Przy obserwowanych wówczas parametrach wiatru słonecznego nie była ona zaskoczeniem, a za sprawą godziny jej zaistnienia wydawała się już być gwarancją niezapomnianego spektaklu zorzowego, jaki miał czekać Polskę i kraje sąsiadujące za 3-4 kwadranse, gdy tylko nadejdzie bliski już zmierzch.

Tam, gdzie panowała wówczas noc, zorze polarne natychmiastowo zeszły nad niskie szerokości geograficzne - na półkuli południowej zatańczyły m.in. nad Australią, Tasmanią czy Nową Zelandią aż po 35. równoleżnik południowej półkuli - 12 stopni poniżej Zwrotnika Koziorożca. Wybuchające czerwienią i purpurą niebo zachwyciło obserwatorów nawet z takich lokalizacji jak Tauranga w Nowej Zelandii, które położone jest na zaledwie 37. stopniu szerokości geograficznej południowej. Jeśli niewiele to Wam mówi o zasięgu zorzy polarnej, to odwracając globus i odnosząc to do Europy - przykładowymi lokacjami na tak porównywalnie niskich szerokościach są... Ateny w Grecji, Lizbona w Portugalii czy Palermo na włoskiej Sycylii. Europa, a tym samym i Polska tym razem jednak mogły tylko z niecierpliwością wyczekiwać zmroku.

 

Po lewej: zorza polarna z 24.03.2024 r. nad Hoopers Inlet na południu Nowej Zelandii. Pomimo dużego zachmurzenia i obecności na niebie Księżyca w pełni widać w prześwitach jak intensywne było zjawisko podczas maksymalnej aktywności burzy. Credit: Ian Griffin. Po prawej: zorza polarna 24.03.2024 r. nad zatoką King George Sound w Australii - szerokość geograficzna 35 st.S. Pomimo bardzo niskiej szerokości geograficznej zjawisko dotarło na wysokość kilkudziesięciu stopni ponad horyzont. Credit: Jordan Hau.

 

Po lewej: zorza polarna 24.03.2024 r. nad Tasmanią. Credit: Sereena Ashlin. Po prawej: zorza polarna 24.03.2024 r. w końcowych momentach burzy około godz. 20:40 UTC nad Landberg (Saksonia, Niemcy). W podobnym czasie zjawisko było rejestrowane również z obszaru Polski, choć był to okres już przed całkowitym wygaszeniem aktywności geomagnetycznej. Credit: Heiko Ulbricht.

Gdyby ktoś wcześniej powiedział, że tak dynamiczny rozwój sytuacji i zaistnienie ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4 w mniej, niż godzinę przed zachodem Słońca nad Polską spowoduje, że zostaniemy pozostawieni po tej burzy z niespotykanym, jak na skalę uderzenia CME, niedosytem - pewnie niewielu by uwierzyło.

Niestety - 24 marca 2024 roku pierwszy raz po wieloletniej przerwie mogliśmy boleśnie przekonać się na własnej skórze co czasem znaczą szybkie CME. Przypomnieliśmy sobie nie tylko o niekwestionowanych zaletach tak energicznie uwolnionych wyrzutów koronalnych - szybko uderzających w Ziemię i przynoszących długo nieobserwowane prędkości wiatru słonecznego. Przypomnieliśmy sobie też niestety tę drugą stronę medalu, z takich cech wyrzutu wynikającą. Szybki impakt to niekiedy jednocześnie szybkie przejście takiego CME przez naszą planetę - zwłaszcza w sytuacji, gdy nie uderza w nas główna porcja wyrzutu, za którą ciągnie się tej materii najwięcej, ale bardziej boczny fragment.

Jeszcze zanim nad Polską rozpoczął się zmrok około godz. 17:00 UTC, warunki wiatru słonecznego zaczęły się zauważalnie zmieniać w złym kierunku. Po 16:00 UTC skierowanie pola magnetycznego stało się północne przynosząc wahania wartości Bz między 17 a 27nT. Potencjał wiatru słonecznego osiągnął wówczas swoje maksimum przy wzroście natężenia całkowitego pola magnetycznego do 34nT - identyczny jak podczas zeszłorocznej ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4 z 23-24 kwietnia, ale zaczął on być całkowicie blokowany północnym skierowaniem składowej Bz.

Okresowo występowały jeszcze wahania w kierunku pola magnetycznego krótkotrwale przywracając go na pożądane tory - kolejno w interwale między 17:00 a 17:15 UTC (do -8nT) oraz 17:45 a 18:05 UTC (do -12nT). Były to jednak zbyt krótkie okresy słabo południowego Bz aby maksymalna aktywność geomagnetyczna została podtrzymana, skutkiem czego już po zaledwie pojedynczym epizodzie z burzą magnetyczną kategorii G4 w interwale 15-18 UTC, aktywność jej zmalała znacząco, zaledwie do umiarkowanej kategorii G2, która towarzyszyła Polakom podczas zapadania nocy i została sklasyfikowana za okres 18-21 UTC.

Pod względem warunków obserwacyjnych też sielanki nie mieliśmy. Z pogłębianiem zmierzchu bowiem nie wiązały się sensowne ciemności mogące pozwolić na łatwiejsze wypatrywanie czy rejestrowanie zórz, ale dosłownie najtrudniejsze warunki tego miesiąca, za sprawą wchodzącego w pierwszą wiosenną pełnię Księżyca - towarzyszył on nam na wschodnim niebie już od zachodu Słońca w fazie 100% i nie dał okazji by fotograficzne czy wizualne próby uchwycenia zorzy były możliwe w sprzyjających okolicznościach. Sprawy nie ułatwiało także duże zachmurzenie - i chociaż na ten wieczór nadeszło wiele rozpogodzeń rozsianych po rożnych zakątkach kraju to tam, gdzie próby obserwacji zjawiska były możliwe, to zazwyczaj chmur też nie brakowało. Te - w zależności od grubości i piętra występowania - albo krótkotrwale ograniczały niekorzystny wpływ Księżyca zapewniając krótkotrwałe okresy ciemności, albo wręcz przeciwnie - czyniły niebo mętnym, jeszcze silniej rozpraszając blask Srebrnego Globu na większej powierzchni.

Po godz. 18:00 UTC zakończyły się już nawet krótkotrwałe okresy południowego skierowania pola magnetycznego. Tym razem przejście na dodatnie wartości składowej Bz zwiastowało jednak coś jeszcze gorszego dla obserwatorów od wcześniejszych wahań - stabilnie niekorzystną sytuację panującą już do samego zakończenia wpływu CME.

Około tej godziny sondy DSCOVR i ACE zarejestrowały znaczny spadek temperatury wiatru słonecznego połączony z zakończeniem wahań wartości natężenia i kierunku pola magnetycznego - zazwyczaj oznacza to wejście rdzeń CME, którego cechą jest niższa temperatura wiatru i właśnie zupełna jednorodność magnetyczna - i albo wówczas trafiamy korzystnie w polaryzację południową mogącą zapewnić kilkanaście-kilkadziesiąt godzin nieprzerwanej silnej burzy, albo niekorzystnie - w strumień o północnej polaryzacji, który pomimo wysokiego natężenia pola magnetycznego całkowicie i nieustannie blokuje wszelką aktywność geomagnetyczną póki nie wyjdziemy już z takiego wyrzutu. W efekcie już od godz. 21:00 UTC stan burzy magnetycznej przestał zachodzić (globalny Kp spadł poniżej 5), a sytuacja z północnym Bz utrzymała się przez kolejne dni zanim zupełnie ustał wpływ CME.

Zorza polarna 24.03.2024 nad Polską w obiektywie czytelników

Suwalszczyzna, podlaskie. Autor: Iwona Iwa

Rewa, pomorskie. Autor: Krystyna Rogowska

Północ Poznania, Morasko, wielkopolskie. Autor: Małgorzata Maćkowiak-Bartczak

Sokółka, podlaskie. Autor: Mar Qzma

Karwieńskie Błoto Drugie, pomorskie. Autor: Mariola Labuda

Rezerwat Mewia Łacha, ujście Wisły, pomorskie. Autor: Mariusz Kulik

Rezerwat Mewia Łacha, ujście Wisły, pomorskie. Autor: Mariusz Kulik

Senek, Słowacja. Autor: Marián Dujnič

Dłużec gm. Piecki, warmińsko-mazurskie. Autor: Michał Wiśniewski

Piórków, świętokrzyskie. Autor: Wojciech Nadziałek

Noc, która nad Polską i Europą dopiero na dobre się rozpoczęła - minęła pod znakiem spokojnych warunków geomagnetycznych, zmuszając nas do spoglądania na największe od dawna marnowanie solidnego potencjału wiatru słonecznego, którego prędkość jeszcze przez kilkadziesiąt kolejnych godzin przekraczała rekordowe w tym cyklu wartości 800 km/sek. Noc z 24/25 marca nie przyniosła nawet krótkotrwałych spadków natężenia pola magnetycznego, które nieustannie przekraczało wysoki poziom 30nT. To - w połączeniu z tak podwyższoną prędkością, w alternatywnym odwrotnym scenariuszu silnie południowego parametru Bz mogłoby zapewnić ciągłą widoczność spektakularnych zórz polarnych przez resztę nocy i pozwalając przez to uświadczyć choćby kawałka tej zorzowej ekscytacji wszystkim krajom umiarkowanych i niskich szerokości obu półkul.

Tak się jednak nie stało - koronalny wyrzut masy okazał się silnie geoefektywny jedynie w swej zewnętrznej powłoce, jaka po uderzeniu przemknęła szybko przez Ziemię w zaledwie 2-3 godziny, podczas gdy przez resztę okresu oddziaływania z jednorodnym północnym polem magnetycznym blokował możliwość jakiegokolwiek przełożenia innych wysokich parametrów na rozwój aktywności zorzy polarnej.

 

Po lewej: indeks zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego w okresie 23-24.03.2024 r. Obie noce weekendowe przyniosły widoczność zorzy polarnej z obszaru Polski, obie burze zachodziły przez 9 godzin. W noc z 22/23.03 pojedynczy epizod z burzą umiarkowaną stanowił preludium do późniejszej ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4 zaobserwowanej 24.03 w interwale 15-18 UTC. Jest to jedyny w najnowszej historii przypadek burzy z tak wysokim maksimum (G4) która zarazem ulega tak dynamicznemu wygaszeniu. Credit: SWPC. Po prawej: zbiorcze zestawienie danych aktywności słonecznej i geomagnetycznej za okres 23-24.03.2024 r. z wyszczególnieniem aktywności rozbłyskowej, burzy radiacyjnej i magnetycznej. Credit: SWPC

 

Sokolim okiem w zorzę
Okolice Czatków, pomorskie; 18:00-19:30 UTC; Bortle 5/4

W moim przypadku obserwacje wykonywałem pomiędzy godz. 17:30 a 20:30 UTC - później stan dużego zachmurzenia widocznego w czasie obserwacji zamienił się już w zachmurzenie całkowite. W trakcie około dwóch godzin spędzonych na polu, zorzy polarnej nie widziałem gołym okiem ani przez moment. Jej delikatna barwa dała się zarejestrować na kilkusekundowych ekspozycjach jedynie przez około 5 do 10 minut około 19:10 i 20:15 UTC w wąskich prześwitach między kolejnymi pasmami zachmurzenia. W tym względzie było więc podobnie pechowo jak w relacjonowanej obserwacji w ramach umiarkowanej burzy z 3 marca, ale pod względem intensywności zjawiska było już znacznie gorzej.

W pewnym stopniu oczywistym powodem (poza zachmurzeniem) była pełnia Księżyca, jednak większe znaczenie miał tu fakt, że praktycznie przez cały czas obserwacji, gdy zmrok się pogłębiał, byliśmy już po okresie silnie południowego kierunku pola magnetycznego wiatru słonecznego, przy malejącej z minuty na minutę aktywności burzy, która po popołudniowym maksimum miała już wyłącznie tendencję do słabnięcia. Na niewiele zdało się silne wzburzenie warunków w dwie godziny przed zachodem Słońca w sytuacji, gdy na początek wieczoru wchodziliśmy już w strefę północnego Bz tłumiącego aktywność burzy. Jest całkowicie pewne, że w przypadku utrzymania silnie południowego kierunku Bz i wartości około -27nT po zmroku - nawet pełnia Księżyca nie przeszkodziłaby w zachwytach nad jasną zorzą - patrz wyżej zdjęcia z Nowej Zelandii.

Cieszy mnie fakt, że drugi raz w miesiącu udało się zarejestrować jej obecność, ale nie ma co udawać, że taki sukces wyczerpuje w pełni oczekiwania związane z rejestracją zorzy - to raczej skromna nagroda pocieszenia za podjęcie próby i stanie na środku pola w blasku pierwszej wiosennej pełni Księżyca mającego wsparcie dużej armii chmur bez uprzedniego zaniechania obserwacji i poddania się na samym starcie. Brakuje mi dotąd szczęścia wstrzelenia się w intensywne zorze, pogodne niebo i posiadanie akurat wtedy możliwości czasowych by obserwacji dokonać, ale ufam i mam nadzieję, że pewnego razu i w tym względzie los się uśmiechnie.

ZDJĘCIA

 

 

Sony A7SII + Samyang 18mm f/2.8 AF na f/3.2 (w trybie APS-C = ekw. 27 mm), ISO 640-800, eksp. od 5 do 8 sek. Ostatnie zdjęcie na niebo wschodnie (bez zorzy) dla uchwycenia ogółu warunków obserwacyjnych - dużego zachmurzenia wraz z Księżycem w pełni.

 

Podsumowanie i dodatek

Burza magnetyczna trwała łącznie 9 godzin, na które złożyły się dwa epizody z kategorią G2 oraz jeden z kategorią G4. Maksymalna aktywność geomagnetyczna przypadła na okres od 3 do 6 godziny trwania burzy, ze wskazaniem na okres przed jej połową. Jest to jedyny w najnowszej historii przypadek burzy magnetycznej, która osiągając w maksimum kategorię G4 - niemal najwyższą w oficjalnej skali - kończy się po tak szybkim czasie i przywraca stan ciszy (Kp 1-4) w ziemskim polu magnetycznym po zaledwie 9 godzinach od rozpoczęcia. Zdarzały się już wprawdzie krótsze silne (G3) burze w poprzednich, czy nawet bieżącym cyklu słonecznym - na przykład ledwie 3 czy 6-godzinne jak przypadki z 10 kwietnia 2022 r. czy 12 maja 2021 r., ale ani razu nie dochodziło do tak rychłego wygaszenia burzy po nasileniu jej do kategorii G4.

Zestawienie danych wiatru słonecznego z DSCOVR z 24.03 i nocy 24/25.03.2024 r.. Widoczne silne uderzenie koronalnego wyrzutu masy z rozbłysku klasy X1.1 24.03 tuż po 14:00 UTC objawiające się nagłym nasileniem wszystkich parametrów wiatru słonecznego: wzrost natężenia pola magnetycznego do 27nT [1A] i silnie południowy kierunek pola (Bz) do -19nT [1B] wraz ze wzrostem prędkości z około 530 do ponad 800 km/sek. [1C] skutkują natychmiastowym wzmożeniem aktywności geomagnetycznej i zaistnieniem umiarkowanej burzy kategorii G2. Dalsze nasilenie natężenia pola magnetycznego do 34nT w maksimum zaburzeń [2] przy Bz około -27nT [3] powoduje zaistnienie ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4. Warunki te utrzymują się jednak zaledwie do dwóch godzin, po czym aktywność geomagnetyczna zaczyna maleć: składowa Bz rozpoczyna wahania ograniczając korzystnie południowy kierunek do dwóch niedługich okresów około 17 i przed 18 UTC [4A, 4B] co zaczyna zmniejszać szansę na utrzymanie tak wysokiej aktywności burzy w następnych godzinach. Po godz. 18:00 UTC następuje wejście w rdzeń CME widoczne poprzez wytracenie temperatury wiatru [5] połączone z ustabilizowaniem natężenia pola magnetycznego [6] i zakończeniem wahań w skierowaniu Bz [7], które staje się północne. To przekreśla szansę na utrzymanie burzy, która po zaledwie trzech kolejnych godzinach wygasa. Jednorodne pole magnetyczne w tej części wyrzutu koronalnego utrzymuje się już przez całą resztę oddziaływania [8]. Nocne wahania głównych parametrów magnetycznych [9] są tu jedynie błędem ze strony ACE. Wobec takich warunków magnetycznych nie miały już znaczenia najwyższe wartości prędkości wiatru notowane od początku 25. cyklu słonecznego, momentami podchodzące pod 890 km/sek. [10] O tym, że uderzył w nas nie główny, ale boczny (bardziej południowy z perspektywy koronografu LASCO) fragment CME świadczyć może nie tylko bardzo szybkie przejście przez Ziemię geoefektywnej powłoki wyrzutu, ale także bardzo słabe parametry gęstości nawet podczas epizodu z burzą magnetyczną kategorii G4 [11], a jeszcze słabsze w kolejnych godzinach [12] - jest to jednak parametr dalszego rzędu nie odgrywający większego znaczenia wobec skrajnie niekorzystnej sytuacji z polem magnetycznym tego CME [7,8]. Credit: SWPC

Zestawienie danych wiatru słonecznego z ACE w okresie 23-30.03.2024 r. Dopiero ujęcie w szerszej perspektywie z całego tygodnia pozwala zobaczyć na ile uderzenie CME wzburzyło warunki w otoczeniu Ziemi zwłaszcza pod względem prędkości. Wartości dochodzące do 890 km/sek. podczas burzy G4 były najwyższe jak dotąd w tym cyklu, ale nawet dwie doby później wartości wciąż przekraczały 600 km/sek., co już traktujemy jako prędkość podwyższoną na tle spokojnych warunków obserwowanych każdego dnia. Powrót do bardziej codziennych wartości poniżej 400 km/sek. nastąpił dopiero w szóstej dobie po uderzeniu. Widać zarazem jak bardzo ograniczony był okres silnie południowego kierunku składowej Bz, który przesądził o tak krótkotrwałej burzy oraz jak bardzo jego północne skierowanie dało się we znaki jeszcze przez większość tygodnia po niekorzystnej zmianie obserwowanej w czasie burzy 24.03 około 18:00 UTC. Credit: ACE/SWPC  

 

Podobnie rozczarowujące pod względem tempa pogarszania warunków przypadki silnych burz magnetycznych kategorii G3 wystąpiły m.in. 10.04.2022 r. i 12.05.2021 r. W każdym z tych przypadków burza kończyła się po zaledwie 6 godzinach pomimo dynamicznego rozwoju do wysokiej kategorii G3. W obu przypadkach obserwatorzy mogli mieć uzasadnione nadzieje na dłuższy zorzowy spektakl wobec tak obiecującego nasilenia aktywności geomagnetycznej, a jednak każdorazowo wszystko kończyło się w ciągu sześciu godzin (jeden słupek to epizod 3 godzinny). Burza z 12.05.2021 r. była jednocześnie pierwszą silną burzą magnetyczną kategorii G3 w trwającym obecnie 25. cyklu aktywności słonecznej. Credit: SWPC

Wykonując podróż do przeszłości dla doświadczenia porównywalnie krótkotrwałej burzy magnetycznej osiągającej kategorię G4 musielibyśmy cofnąć się aż do 5 sierpnia 2011 roku. Były to czasy rozpoczynające pierwsze maksimum 24. cyklu aktywności słonecznej, który przyniósł jeszcze nieco solidniejszy szczyt w I połowie 2014 roku. W noc z 5 na 6 sierpnia 2011 roku w efekcie uderzenia CME z rozbłysku klasy M9.3 w grupie plam 1261 zaistniała pierwsza w 24. cyklu burza magnetyczna kategorii G4, która taki 3-godzinny epizod w ujęciu globalnym również przyniosła jednorazowo, a następnie słabła systematycznie w równym tempie o następne kategorie co kolejne 3 godziny. Pomimo to, nawet ona zapewniła wygaszanie aktywności łagodniej rozłożone w czasie, niż obserwowaliśmy to w tegoroczną Palmową Niedzielę, ponieważ trwała 12 godzin. Do 24.03.2024 r. była najkrótszą w XXI wieku burzą magnetyczną, która osiągnęła kategorię G4.

  

Po lewej: indeks zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego za okres 04-07.08.2011 r. Pierwsza ciężka burza magnetyczna kategorii G4 w czasie 24. cyklu aktywności słonecznej z 5/6.08.2011 r. była do niedawna najkrótszą w XXI wieku burzą o tak intensywnym maksimum. Trwała 12 godzin, z czego najwyższa aktywność podobnie jak w przypadku burzy z 24.03.2024 r. trwała przez 3 godziny. Po tym szczycie pogarszające się warunki wiatru słonecznego doprowadziły do systematycznego wygaszania zaburzeń, aż w końcu po 12 godzinach od uderzenia CME - burza zanikła. Credit: SWPC. Po prawej: zorza polarna z 5/6.08.2011 r. nad Thatcher w stanie Utah (USA) - szerokość geograficzna 41 st.N. Credit: Scott Lowther

Podsumowywana dzisiaj burza z 24.03.2024 r. ustanowiła więc niechlubny rekord, jeśli chodzi o relację aktywności w maksimum w stosunku do czasu trwania całości zjawiska. Ani w cyklu bieżącym, ani w cyklu poprzednim, ani w intensywnym 23. cyklu słonecznym nie zdarzały się tak… egzotyczne przypadki, aby burze nasilające się do niemal najwyższej kategorii zanikały w zaledwie 9 godzin od uderzenia CME. Czy złośliwie można więc nazwać ostatnie wydarzenie najbardziej żenującym przypadkiem XXI wieku? Spośród burz magnetycznych z maksimum plasującym się w kategorii G4 bez wątpienia - ale w całokształcie - na szczęście nie. Być może będzie to dla niektórych zaskoczeniem, ale jeśli po tej nie do końca udanej niedzieli zastanawialiście się czy może zarysować się sytuacja jeszcze bardziej rozczarowująca dla obserwatorów, to tak - może.

Znacznie większe odczuwanie niedosytu mogli zaznać amatorzy pokładający nadzieję w intensywnej aktywności zórz polarnych podczas jednego z wielu ekscytujących okresów fazy schyłkowej 23. cyklu słonecznego. Pod wieczór 13 maja 2005 roku obszar aktywny 759 wytworzył silny rozbłysk klasy M8.0 połączony z energicznie uwolnionym CME typu full-halo o energii wyrzucenia nieczęsto spotykanej jak na nie będące rozbłyskiem klasy X zjawisko - początkowa prędkość erupcji wyniosła 1630 km/sek., a średnia około 1340 km/sek. Zwiastowało to szybkie dotarcie wyrzutu do Ziemi i potencjalnie bardzo dużą aktywność geomagnetyczną.

15 maja 2005 roku około godz. 02:30 UTC nastąpiło uderzenie wyrzutu koronalnego i choć początkowo przyniosło ono 6 godzin tylko słabej burzy, napłynięcie głębszej warstwy CME podbiło całkowite natężenie pola magnetycznego (Bt) do 55nT, a połączone z ostrym południowym odbiciem kierunku (Bz) aż do -45nT przy wzroście prędkości do 930-950 km/sek. zaowocowało natychmiastowym nasileniem burzy do kategorii G5, jednak po trzech godzinach przejście składowej Bz na północną zaczęło wygaszać aktywność identycznie jak w podsumowywanym dziś przypadku. Przez jeszcze 3 godziny burza zdołała osiągać kategorię G4, ale po tym epizodzie... zanikła zupełnie. Spadek globalnego indeksu Kp o 4 jednostki - zwłaszcza po uprzednim podniesieniu go do krańca skali to rzecz niebywała, a jednak doszło do takiego obrotu spraw i zaledwie 3 godziny po tym jak burza osiągała najwyższą w oficjalnej skali aktywność - wygasła całkowicie.

  

Po lewej: indeks zaburzeń ziemskiego pola magnetycznego za okres 13-15.05.2005 r. Ekstremalna burza magnetyczna kategorii G5, która zaistniała na okres jedynie 3 godzin w interwale 06-09 UTC faworyzowała pod względem widoczności zorzy polarnej zachodnią połowę obu Ameryk, w Stanach Zjednoczonych docierając swoim zasięgiem do granicy z Meksykiem, ale dla mieszkańców Europy wystąpiła już krótko po świcie. Po jednorazowym epizodzie maksymalnych zaburzeń siła burzy opadła do G4, a następnie zupełnie zanikła. Słabe efekty wystąpiły jeszcze krótkotrwale w następną noc, ale były już zaledwie dalekim echem krótkotrwale ekstremalnej aktywności geomagnetycznej z poprzedniego poranka. W efekcie tak dynamicznego pogarszania warunków po maksymalnym wzburzeniu warunków jest to jedyny w najnowszej historii przypadek tak krótkotrwałej burzy osiągającej najwyższą aktywność - zjawisko zamknęło się w zaledwie 12 godzinach będąc jedynie o 3 godziny dłużej trwającym wydarzeniem w stosunku do podsumowywanej burzy z 24 marca 2024 r. Credit: SWPC. Po środku: zestawienie danych wiatru słonecznego z ACE z 15.05.2005 r. Początkowe efekty napływu CME były niewielkie, choć także skutkujące słabą burzą (G1), prawdziwy szok nastąpił jednak z napłynięciem nieco głębszej warstwy wyrzutu, która w przeciwieństwie do zewnętrznej powłoki zapewniła impakt ekstremalny. Natężenie całkowite pola magnetycznego nasiliło się do 55nT, skierowanie pola silnie południowe rzędu -45nT przy podniesieniu prędkości z mniej niż 300 do 930-950 km/sek. Tak potężny cios dla magnetosfery miał prawo wzniecić apetyty amatorów na najwyższe poziomy, ale zaledwie 3 godziny po największych zaburzeniach widoczne jest przejście skierowania Bz na północne, co dynamicznie zaczęło wygasać aktywność burzy, która po kolejnych 3 godzinach już nie zachodziła. Credit: SWPC. Po prawej: liczne świetlne filary zorzy polarnej tańczącej nad Borrego Springs w południowej Kalifornii (USA) nieopodal granicy z Meksykiem. Szerokość geograficzna lokalizacji, z której wykonano obserwację - 37 st. szer. północnej. Canon 10D, ogniskowa 24mm, f/1.4, ISO 400, eksp. 10-20 sek. Credit: Dennis Mammana.

Do dziś jest to jedyny w XXI wieku przypadek burzy, która osiągnąwszy maksymalną kategorię aktywności całkowicie wygasła po kolejnym 3-godzinnym interwale i całościowo zamknęła się w okresie zaledwie 12 godzin. W jednej chwili podczas rozpędzenia do krańca oficjalnej skali zapewnia zorze polarne na pograniczu USA z Meksykiem czy tańczy wysoko w zenicie nad Dwight w stanie Illinois (41. stopień szerokości geograficznej!), by po 6 godzinach od maksimum było już dosłownie po wszystkim. Nie rozczulajmy się zatem nad naszym rozczarowaniem z minionej burzy G4 za nadto, ponieważ byli już przed nami tacy, których jęk zawodu miał prawo być o kilka rzędów wielkości donośniejszy, niż nasz - widzimy na powyższym przykładzie, że niedosyt, który odczuwamy mógł okazać się znacznie poważniejszy.

Kończąc, na początku II kwartału 2024 roku jesteśmy po pięciu burzach magnetycznych: jednej z kategorią G4, dwóch umiarkowanych (G2) i dwóch słabych (G1). Wszystkie z nich wystąpiły nie dalej, niż 4 tygodnie względem równonocy wiosennej - miejmy zatem wielką nadzieję, że jej bliskość w kwietniu także da się we znaki w aktywności geomagnetycznej i po raz kolejny potwierdzi, że miesiąc ten zasłużenie znajduje się w ścisłym TOP-4 miesięcy o najczęstszych okresach burzowej pogody kosmicznej w skali roku. Taka jest historyczna statystyka z ponad 70 minionych lat regularnych obserwacji, nietrudno traktować to za dobry zwiastun - także przez fakt, że kwiecień bywa pierwszym po półrocznej przerwie miesiącem lubiącym przynosić wyraźniejsze odrabianie start w ilości pogodnych dni i nocy po przeważnie pochmurnych sezonach jesienno-zimowych.

Tradycyjnie serdecznie dziękuję czytelnikom za aktywność w tych ekscytujących godzinach i dołączenie do gromadzącej się tu licznie społeczności spragnionych zorzy obserwatorów; tym, którzy zechcieli przedstawić efekty swoich zmagań fotograficznych w terenie i ubogacić w ten sposób drugie tegoroczne opracowanie własnoręcznie upolowaną zorzą polarną; ale także i tym z Was, którzy zainteresowani lekturą podsuwali przygotowywane przeze mnie treści i materiały innym pasjonatom - na forach, w social-mediach i innych źródłach. To bardzo miłe i motywujące do dalszej popularyzacji omawianych tutaj tematów.

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.

Opracowanie własne plus materiały: Science Daily, Spaceweather Gallery, 1News, abc.net.au