GOTOWOŚĆ ZORZOWA 16.09.2024: Rozbłysk klasy X4.5 z CME o asymetrycznym halo (14.09.2024) | Prognozowana silna burza magnetyczna kategorii G3

W sobotę 14.09 o godz. 15:29 UTC doszło do silnego rozbłysku klasy X4.5 w regionie aktywnym 3825 nieopodal południowo-wschodniej krawędzi tarczy słonecznej. Zjawisko było dość rozciągnięte w czasie, poniżej klasy X rozbłysk opadł o godz. 16:11 UTC, a w maksimum było na tyle wysokiej energii, że uplasowało się ex aequo na 5. miejscu najsilniejszych rozbłysków całego 25. cyklu słonecznego w jego dotychczasowym przebiegu od grudnia 2019 roku - podobnej siły zjawisko miało miejsce 6 maja br. w obszarze aktywnym 3663.

Sobotniemu rozbłyskowi towarzyszył jasny, gęsty i bardzo dynamicznie uwolniony koronalny wyrzut masy o strukturze asymetrycznego halo - pomimo bliskiego położenia grupy plam wobec wschodniej krawędzi CME okazał się wystarczająco rozległy, by z ziemskiej perspektywy zarysowała się pełna otoczka uwolnionej materii i w konsekwencji możliwość oczekiwania na uderzenie bocznej - zachodniej flanki tego wyrzutu. Początkowa prędkość erupcji zarejestrowana systemem CACTUS doszła do 1952 km/sek., średnia wyniosła 1135 km/sek.

 

Rozbłysk klasy X4.5 w obszarze aktywnym 3825 przy południowo-wschodniej krawędzi - zdjęcia w długości fali 131 i 94 angstremów z SDO (po lewej i po środku) oraz z GOES-16 (po prawej). Credit: NASA

Najgęstsza, najszybsza część CME zdecydowanie minie Ziemię od południowego wschodu, pewnym jednak jest dotarcie do naszej planety zachodniego skraju tego CME. Porusza się on wolniej od rdzenia wyrzutu na jaki moglibyśmy oczekiwać w przypadku szansy na uderzenie bezpośrednie, ale wciąż dostatecznie szybko by zakładać możliwość impaktu w czasie poniżej 48 godzin.

 

Koronalny wyrzut masy (CME) po rozbłysku klasy X4.5 przybrał strukturę asymetrycznego full-halo, jednak przeważająca objętość wyrzutu skierowana została na wschód od linii Słońce-Ziemia. Zarysowanie się pełnej otoczki daje jednak szansę na uderzenie bocznej flanki CME, która porusza się wolniej i zawiera w sobie znacznie mniej materii, ale jej uderzenie w ciągu 48 godzin może okazać się wystarczające dla wyraźnego wzburzenia aktywności geomagnetycznej - choć potencjalnie bardzo krótkotrwałego. Credit: SOHO

Zaktualizowany model agencji NASA wylicza uderzenie skrajnej flanki wyrzutu w poniedziałek 16.09 około godz. 12:00 UTC (14:00 CEST) z prognozowaną gęstością wiatru około 15 protonów/cm3 i prędkością rzędu 600-630 km/sek. W zależności od natężenia (Bt) pola magnetycznego, jakie CME ze sobą przyniesie w swojej skrajnej flance i kierunku (Bz), jaki ono obierze widełki modelu zawierają się w burzy magnetycznej kategorii G2 do G4. Tutaj jednak od razu ważna uwaga: nie jest to oficjalna prognoza; SWPC/NOAA modelu jeszcze nie opracowała, ale można zakładać, że będzie w niej brana pod uwagę co najmniej umiarkowana burza magnetyczna kategorii G2.

  

Model WSA-Enlil agencji NASA wylicza uderzenie skrajnej zachodniej flanki CME na 16.09 około godz. 12:00 UTC (14:00 CEST) +/-6 godzin ze spodziewanym wzrostem gęstości wiatru około 15p/cm3 i prędkości rzędu 600-630 km/sek. Credit: NASA

Wydaje się, że tuż po weekendzie czeka nas kolejny we wrześniu stan gotowości zorzowej, prawdopodobnie ze znacznie większą ilością rozpogodzeń, niż przed trwającym weekendem, choć niestety - z niemal najjaśniejszym już Księżycem w miesiącu, oddalonym zaledwie o dwie doby od wrześniowej pełni (z częściowym zaćmieniem o poranku 18 września). Ewentualna aktywność zorzy polarnej pokryje się więc z najjaśniejszymi nocami i najgorszymi w miesiącu okolicznościami pod względem fazy Srebrnego Globu, z drugiej jednak strony zawsze lepsza pełnia Księżyca mniej szkodząca zorzom, niż pełne zachmurzenie uniemożliwiające jakiekolwiek próby obserwacji.

Pomimo, że wzburzenie aktywności geomagnetycznej impaktem tak szybkiego CME może okazać się silne, warto nie nastawiać się na przedłużoną żywotność potencjalnej burzy oraz by nie zapominać także o wadach wynikających z szybkiego uderzenia. Warto tu przywołać przypadek niemal dokładnie sprzed półrocza - z 24 marca, kiedy mieliśmy do czynienia z najkrótszą ciężką burzą magnetyczną kategorii G4 w ostatnich kilkunastu latach.

Credit: SWPC

23 marca o godz. 01:33 UTC obszar aktywny 3614 wytworzył rozbłysk klasy X1.1 z CME o asymetrycznym halo niemal z centrum tarczy, ale silnym odchyleniem głównej części wyrzutu ku północy (tak jak teraz - tyle, że dziś ku wschodowi). Impakt CME nastąpił już następnego dnia po rozbłysku, 24.03 około 14:00 UTC - w czasie 38,5 godzin od opuszczenia Słońca. Uderzenie było silne i choć początkowo wywołało tylko umiarkowaną (G2) burzę magnetyczną, po trzech godzinach byliśmy już w kategorii G4 myśląc, że zjawisko o tej skali dotrwa do zmroku, który był już o włos od Polski. Prędkość wiatru podskoczyła w efekcie uderzenia do ponad 800 km/sek., ale raptem po 3 godzinach korzystnych zmian w polu magnetycznym wiatru słonecznego sytuacja radykalnie osłabła i w 9 godzin po uderzeniu... burza zanikła (patrz zestawienie indeksu Kp po prawej). Po zmroku załapaliśmy się na jej ostatni epizod z aktywnością umiarkowaną (G2) - co ciekawe, również przy pełni Księżyca. CME z 23 marca miało bardzo podobną charakterystykę prędkości i kierunku - gdyby i tym razem uderzenie nastąpiło w około 38 godzin, wyrzut "zameldowałby się" u nas już w poniedziałkowy poranek około godz. 7-8 rano. W takim przypadku - gdyby z uwagi na prędkość wiatru CME miał znów szybko przejść przez Ziemię - co jest tym bardziej możliwe, gdy mowa jedynie o skrajnej flance wyrzutu - nawet gwałtowny rozwój burzy mógłby przynieść jej kres zanim nadszedłby poniedziałkowy zmierzch nad Polską. To jest oczywiście najczarniejszy scenariusz dla miłośników tematu, ale przywołuję go tylko z uwagi na duże podobieństwo sytuacji do tej z 23-24 marca.

Teraz stoimy przed perspektywą jeszcze mniejszej części CME zmierzającego ku Ziemi, niż po rozbłysku z 23 marca, warto więc mieć świadomość, że szybki impakt może przełożyć się nie tylko na silne uderzenie i dynamiczny wzrost aktywności geomagnetycznej, gdyby wyrzut faktycznie dotarł, ale też szybkie przejście CME przez Ziemię, zwłaszcza gdy oczekiwać możemy co najwyżej skrajnej flanki wyrzutu, niosącej za sobą znacznie mniej materii od rdzenia CME, który minie nas od wschodu z ogromnym zapasem.

Wraz z zaktualizowaniem modelu przez SWPC i wydaniem oficjalnej prognozy, wpis zostanie zaktualizowany.

AKTUALIZACJA: SWPC zaktualizowała model. Prognoza agencji jest bardziej optymistyczna od predykcji NASA choć pokrywa się w czasie sugerowanego uderzenia (16.09 około 12:00 UTC). Model wylicza wzrost gęstości wiatru powyżej 40p/cm3 oraz skok prędkości wiatru z około 400 do ponad 800 km/sek. - do wartości podobnych z zaobserwowanymi 24 marca (czytaj wyżej). W związku z takimi oczekiwaniami co do zmian warunków wiatru słonecznego oraz spodziewanym wspomaganiem ze strony dziury koronalnej emitującej w pewnym stopniu ku Ziemi strumień wiatru słonecznego wysokiej prędkości SWPC wydała prognozę silnej burzy magnetycznej kategorii G3 na 16.09 - na blogu wprowadzony został stan gotowości zorzowej dla polskich obserwatorów na poniedziałkowy wieczór.

AKTUALIZACJA 16.09 17:30 CEST: Osiągnęliśmy środek okna prognozy modeli agencji SWPC/NASA sugerujących uderzenie CME około 12:00 UTC +/-6 godzin. To czas, w którym teoretycznie wyrzut może dotrzeć do nas w dowolnym momencie, ale na tę chwilę żadne rejestrowane warunki wiatru słonecznego nie zwiastują rychłego uderzenia - systematycznie rośnie strumień niskoenergetycznych protonów docierających do Ziemi będących zwykle dobrą oznaką nadciągającego uderzenia, ale nie daje to wysokiej pewności co do czasu dotarcia wyrzutu, zwłaszcza gdy jest zaburzany innymi czynnikami jak CHHSS. Wiatr także ulega dziś pewnym wahaniom, ale dzieje się to najpewniej w związku z napływającym słabym strumieniem z dziury koronalnej (CHHSS), oczekiwanym właśnie dzisiaj - ich ograniczona skala wyklucza CME jako przyczynę; nie rozwinęła się też z tych wahań poważniejsza aktywność geomagnetyczna. Obecnie minęło także równe 48 godzin od rozbłysku i uwolnienia CME. Widać zatem, że skrajna flanka tego wyrzutu, na którą oczekujemy porusza się znacznie wolniej od rdzenia jak i CME z 23 marca br. wspomnianego w tekście, któremu wystarczyło około 38,5 godziny na pokonanie odległości 1 AU.

AKTUALIZACJA 16.09 22:00 CEST: Zakończyło się okno prognozy modeli WSA-Enlil agencji NASA/NOAA-SWPC dla uderzenia CME, które wciąż nie nadeszło. Jak zawsze w takich sytuacjach bywa, jest to moment, w którym trzeba wziąć pod uwagę także te mniej lubiane warianty rozwoju sytuacji:

  

Dzisiejszy wiatr słoneczny w punkcie Lagrange'a L1 docierający do Ziemi (ACE/DSCOVR), widok z góry na płaszczyznę układu Słońce-Ziemia i model CME na podstawie zobrazowań koronograficznych oraz zdjęcie z koronografu LASCO C3. Oprac. własne na podst. SWPC/NASA(ISWA)/SOHO. Większy rozmiar.

1. CME zupełnie chybi.
2. CME uderzy później, z szansą na burzę bardziej ograniczoną w stosunku do prognozy.
3. CME "rozwieje się" po drodze, zlewając się z warunkami tła i docierając wraz ze "zwykłym" wiatrem słonecznym napływającym na Ziemię nieustannie, a więc bez wywołania szoku dającego impuls do wzburzenia warunków geomagnetycznych - bez dynamicznej i radykalnej zmiany wszystkich parametrów.

Na tę chwilę opcję pierwszą możemy jeszcze uznawać za nieprzesądzoną, bo jest na to za wcześnie - spóźnienie CME i dotarcie do Ziemi po oknie prognozy zdarzało się już wielokrotnie, gdyż model stanowi wciąż tylko szacunkowe wyznaczenie pory i wielkości uderzenia na podstawie wstępnych zobrazowań. Fakt, że uderzenie nie nastąpiło w zakresie błędu modeli (wynoszącym +/-6 godzin) nie przekreśla szans na późniejsze - niekiedy nawet o ponad dobę - dotarcie wyrzutu.

Niestety spóźnione dotarcie oznacza, że w istocie fragment CME potencjalnie wymierzony w Ziemię porusza się z prędkością wyraźnie przeszacowaną, mogąc przez to przynieść uderzenie poniżej oczekiwań. W takim przypadku bardziej, niż w gwałtownym i znacznym rozwoju aktywności burzy tuż po uderzeniu, nadzieję na rozwój sytuacji należy pokładać w natężeniu (Bt) i kierunku (Bz) pola magnetycznego wiatru słonecznego w takim fragmencie wyrzutu, który nawet na swoim skraju może dać nam wysokie wartości, lecz czyniąc to w sposób znacznie powolniejszy i zwykle wiele godzin - niekiedy nawet kilkanaście - po dotarciu do Ziemi. Z tego względu drugi wariant - gdyby nawet uderzenie nadeszło wiele godzin po oknie prognozy - w miarę stale rosnącego opóźnienia wyrzutu zmniejsza szanse na wypełnienie prognozy.

Z kolei szansa na wariant trzeci jest niezerowa z tego względu, że od początku jest mowa o ewentualnym uderzeniu skraju wyrzutu (patrz diagram po prawej), podczas gdy niemal cała jego objętość została skierowana na wschód względem układu Słońce-Ziemia. Także modele dobrze to zobrazowały. Skrajna flanka CME zawsze niesie w sobie znacznie mniej wyrzuconej materii od rdzenia, będąc bardziej rozrzedzoną, dodatkowo poruszając się wolniej od części głównej wyrzutu i w trakcie podróży może wytracić wiele ze swoich cech z momentu tuż po erupcji. W efekcie wyrzut "nakłada się" na normalny wiatr słoneczny napływający na Ziemię bezustannie i wtapia się w warunki tła. Napływa - ale pozostaje nieuchwytny na tle warunków rejestrowanych każdej minuty, lub przynosząc jedynie ograniczone zaburzenia. Pewnym pocieszeniem jest w obecnej sytuacji rosnący strumień niskoenergetycznych protonów począwszy od sobotniego rozbłysku - strumień ten zwykle poprzedza właściwy CME i jego wzrost świadczy często o zbliżającym się CME. Nie zawsze jednak zapewnia o uderzeniu - niekiedy jest oznaką tylko bardzo bliskiego rozminięcia CME z Ziemią.

Skąd wobec tylu ewentualnych złych dla amatorów zorzy polarnej scenariuszy tak wysoka oficjalna prognoza SWPC? Po pierwsze z uwagi na energię zjawiska w trakcie erupcji i początkową prędkość uwolnienia CME, po drugie przez działanie wspomnianego we wcześniejszej aktualizacji strumienia (CHHSS) z dziury koronalnej. Ten drugi element zwykle jest dobrym czynnikiem wspomagającym aktywność geomagnetyczną, a w sytuacji jak dzisiejsza - gdy napływa wcześniej od wyrzutu, rozpoczyna podburzanie magnetosfery czyniąc ją już uprzednio niestabilną (zapis warunków z 16.09) i przygotowaną na przyjęcie silniejszego uderzenia CME. Prognoza burzy silnej (G3) nadal może okazać się trafna, ale szansa na to będzie maleć z każdą godziną rosnącego opóźnienia CME. O ile impakt zachodniej flanki sobotniego wyrzutu nie zostanie zarejestrowany w ciągu trwającej nocy, perspektywa silnej aktywności burzy stanie się znacznie bardziej odległa, a bliższy prawdzie może okazać się wówczas pierwszy lub trzeci z wymienionych wariantów.

AKTUALIZACJA 17.09  06:00 CEST. Uderzenie koronalnego wyrzutu masy nadeszło około godz. 01:00 CEST, 11 godzin po czasie sugerowanym przez modele NASA/SWPC. Impakt był wyraźny, ze wzrostem natężenia pola magnetycznego (Bt) wiatru słonecznego do 16, a następnie do 20nT, przy dominacji południowego skierowania (Bz) początkowo tylko do -8, z czasem -18nT niemal w całości wyczerpującego dostępny potencjał. Zmiana prędkości na skutek opóźnienia uderzenia była poniżej oczekiwań dochodząc w maksimum do 580 km/sek., podobnie gęstość poza krótkotrwałymi skokami mogącymi być błędem danych zawiera się w niskim przedziale poniżej 10p/cm3.

 

DSCOVR w L1 zanotował wyraźne uderzenie CME około 1. nad ranem CEST, które bliżej świtu nad Polską przyniosło długotrwałe silne południowe skierowanie Bz uruchamiające silną, a następnie ciężką burzę magnetyczną kategorii G4. Obecnie 5 godzin po uderzeniu natężenie pola magnetycznego pozostaje podwyższone w pobliżu 19-20nT, co w przypadku utrzymania dominacji południowego kierunku Bz może podtrzymywać aktywność burzy w kolejnych godzinach. Credit: SWPC

Za sprawą dominacji południowego Bz aktywność geomagnetyczna szybko ruszyła w górę osiągając tuż przed świtem nad Polską o godz. 04:57 CEST stan ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4. To 30. burza magnetyczna w tym roku i już piąta, która osiąga kategorię G4 (licząc z majową, która następnie awansowała do najwyższej kategorii), a pierwsza po zaledwie nieco ponad miesięcznej przerwie od czasu maksimum Perseidów. Obecnie wraz ze świtem warunki nieco osłabły, ale nadal stwarzają szansę na kontynuowanie burzy i widoczność zorzy polarnej nad niskimi szerokościami geograficznymi tam gdzie wciąż panuje noc. Czy zjawisko dotrwa do wtorkowego wieczoru nad naszym krajem przekonamy się w ciągu dnia, choć przy uderzeniu skrajnej flanki może to być trudnym zadaniem, choć na razie zdającym się być w zakresie możliwości tego wyrzutu. Trudno jednak przesądzać zdolność utrzymania takiej aktywności przez jeszcze 13 godzin do zmroku nad Polską - o ewentualnym przedłużeniu gotowości zorzowej na wtorkową noc będzie jeszcze mowa w aktualizacjach w ciągu dnia zależnie od zmian w warunkach napływającego wiatru. Można sobie uzmysłowić jaki potencjał drzemał w głównej najszybszej i najgęstszej części CME, która została skierowana na wschód, skoro cios jedynie od skrajnej flanki wyrzutu wystarczył dla tak wyraźnego rozwoju burzy i osiągnięcia przez nią niemal najwyższej kategorii.

AKTUALIZACJA 17.09 13:00 CEST: Od kilku godzin sonda ACE rejestruje silny wzrost strumienia niskoenergetycznych protonów, który rysuje się na sposób typowy przed nadchodzącym uderzeniem CME. Gdyby tak było i tym razem - mogłoby to tchnąć nową nadzieję dla obserwatorów z Polski i tej części Europy oraz co bardziej zdumiewające - oznaczać, że poranna burza magnetyczna kategorii G4 nie była wywołana właściwym wyrzutem z sobotniego rozbłysku klasy X4.5, lecz którąś ze słabszych erupcji, potencjalnie z 13.09 (z uwagi na prędkości wiatru rejestrowane po tym uderzeniu) wspartych działaniem strumienia z dziur koronalnych.

Wydaje się to mało realne wskutek tak silnego rozwoju burzy, ale stanowić mogłoby nieoczekiwany i potencjalnie korzystny dla nas zwrot akcji - jeśli bowiem ewentualny mniejszy CME z piątku wespół z CHHSS miałyby wywołać taką aktywność geomagnetyczną jak dzisiejszego poranka, to nadejście właściwego CME z sobotniego rozbłysku klasy X4.5 nadal byłoby przed nami. Pozostaje pytanie czy w obecnym "bałaganie" w wietrze słonecznym docierającym do Ziemi, dane tego typu jak obecnie rejestrowane przez EPAMp mogą być wiarygodnym zwiastunem nadchodzenia dodatkowego impaktu, czy są jedynie wprowadzającymi w błąd przypadkowymi zaburzeniami nie zwiastującymi tego co zwykle w takich sytuacjach oznaczają. Przekonamy się o tym w kilku najbliższych godzinach.

Sama burza magnetyczna jak na razie traci na sile co każdy 3-godzinny interwał, za jaki jest uśredniana w skali globalnej i po pojedynczym epizodzie z aktywnością w kategorii G4 osłabła do silnej (G3), następnie do słabej (G1), obecnie zaś osiąga umiarkowaną (G2) aktywność. Warunki wiatru słonecznego są wyraźnie słabsze, niż przed świtem, ale wystarczające dla utrzymywania żywotności burzy w jej niższych kategoriach. Natężenie (Bt) pola magnetycznego wiatru słonecznego systematycznie słabnie, z maksymalnych 20nT do obecnie 13nT zmniejszając potencjał wiatru do powodowania silniejszej aktywności, jednak kierunek pola magnetycznego (Bz) pozostaje stabilnie południowy utrzymując jej aktywność, co jest dobrym znakiem także na ewentualność nadejścia kolejnego CME. Najbliższe godziny warto mieć się na baczności - dane z instrumentu EPAMp są wysoce obiecujące dla nadejścia głównego CME na jakie czekamy, ale zarazem stawiające duży znak zapytania nad swoją przyczyną, ponieważ skala wzburzenia warunków przed świtem jak i tempo wytracania aktywności burzy dobrze by odpowiadały przelotnemu ciosowi ze skrajnej flanki sobotniego CME. Bez ewentualnego kolejnego wyrzutu szansa na dotrwanie burzy w jej aktywniejszym wydaniu do wieczora będzie o wiele niższa.

AKTUALIZACJA 17.09  18:30 CEST: Wszystko wskazuje na to, że obserwujemy epilog burzy. Za ostatni uśredniony epizod 12-15 UTC utrzymała ona umiarkowaną (G2) aktywność, obecnie obniżyła ją już do słabej kategorii G1 i ta tendencja pozostaje utrzymana. Obecnie rejestrowane warunki wiatru słonecznego są wystarczające dla utrzymania ograniczonej aktywności geomagnetycznej, potencjalnie pozwalającej na dostrzegalność fotograficzną zorzy polarnej.

Gotowość zorzowa na rozpoczynający się wtorkowy wieczór pozostaje podtrzymana tylko z tego względu, że wpływ CME jeszcze całkowicie nie ustał i w konsekwencji nie można wykluczyć subtelnych zórz uchwytnych na długoczasowej ekspozycji - próbując swoich sił w obserwacjach po nadchodzącym zmroku warto mieć świadomość, że burza w swoim aktualnym wymiarze jest co najwyżej odległym echem aktywności z poranka i wobec znacznie osłabionych warunków, przy wchodzącym dziś w pełnię Księżycu (o poranku niewielkie częściowe zaćmienie) jaki już niebawem zacznie rozświetlać niebo w maksymalnym stopniu w tym miesiącu - zorza polarna jeśli nawet okaże się dostępna z obszaru Polski, może okazać się subtelnym zjawiskiem widocznym jedynie fotograficznie. Natężenie całkowite pola magnetycznego wiatru słonecznego osłabło z maksymalnych 20nT do 11nT znacząco redukując dostępny potencjał do podburzania warunków i dalej słabnie; jedynym pocieszeniem jest wciąż dominująco południowe skierowanie pola (Bz), jednak również tutaj zaznacza się wyraźna tendencja zniżkowa, osłabło ono bowiem z maksymalnych -18 do obecnie zaledwie -4, -5nT notowanych prawie każdego dnia.

Normalnie są to warunki trudne do wymuszenia choćby słabej burzy magnetycznej - fakt, że jej aktywność jeszcze zupełnie nie zanikła jest głównie skutkiem wcześniejszych godzin i długotrwale silnie południowego kierunku pola magnetycznego. Prawdopodobnie minie jeszcze do kilku godzin zanim fotograficzna dostępność zorzy ze średnich szerokości geograficznych ustanie, choć wobec skrajnie trudnych warunków obserwacyjnych warto nie oczekiwać jej widowiskowego wydania po rozpoczynającym się powoli zmroku. Po zwyżkowym trendzie w strumieniu niskoenergetycznych protonów zarysowało się maksimum i obecnie ulega już on powolnemu wytracaniu mimo braku dodatkowych uderzeń CME.

KRÓTKIE UZUPEŁNIENIE 20:10 CEST: Burza wygasła. Ewentualna widoczność subtelnej zorzy najpewniej jedynie fotograficzna, choć i to nie jest gwarantowane.

Komentarz do bieżącej aktywności słonecznej - podstrona Solar Update
Warunki aktywności słonecznej i geomagnetycznej wraz z objaśnieniami nt. interpretacji danych 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 X (Twitter), subskrybuj materiały na kanale YouTube lub zapisz się do Newslettera.