Ciężka burza magnetyczna kategorii G4 (01.01.2025) - noworoczne zorze polarne nad Europą. Opracowanie wydarzenia

Jaki Nowy Rok, taki cały rok. Czy to powiedzenie okaże się prorocze w kontekście aktywności słonecznej i geomagnetycznej? Z pewnością żaden z czytelników by się nie obraził. Pierwszy raz od przełomu 2015 i 2016 roku nie musimy się zastanawiać ile przyjdzie nam czekać na debiut zorzy polarnej po otwarciu następnego roku. W przeciwieństwie jednak do sytuacji sprzed 9 lat nie zaczynamy od nieśmiałego debiutu zorzy, ale ciężkiego szturmu jaki para koronalnych wyrzutów masy wytoczyła ziemskiej magnetosferze na przełomie grudnia i stycznia 2024/25, a który w postaci wysypu zórz polarnych nad Polską zmaterializował się wraz z nadejściem pierwszego noworocznego zmierzchu. Trudno wyobrazić sobie bardziej owocny początek roku będąc miłośnikiem zorzy polarnej.

No, może za wyjątkiem jakichś 90% mieszkańców naszego kraju, który tonął pod pełnym zachmurzeniem przynoszącym w znacznej większości regionów silny wiatr, opady deszczu i zerowe szanse na jakiekolwiek obserwacje zorzy. Jeśli jednak tak zaczynamy rok, od niemal najaktywniejszej w skali burzy magnetycznej - to ślinka może cieknąć na samą myśl, gdzie skończymy i co ten rok może nam zaoferować.

Historia tej burzy rozpoczęła się już 29 grudnia 2024 r. Aktywność słoneczna w tym okresie pozostawała na dość wysokim poziomie, występowały także rozbłyski najwyższej energii, ale nas interesował te słabsze, powiązane z uwalnianiem koronalnych wyrzutów masy. Pierwszy taki rozbłysk - klasy M3.5 nastąpił o godz. 05:47 UTC, drugi - M3.3 o godz. 17:08 UTC. Każde z tych zjawisk pochodziło z obszaru aktywnego AR3939 w południowo-wschodniej części tarczy, każdemu z rozbłysków towarzyszyły wyrzuty koronalne (CME) o częściowym halo, z przynajmniej boczną flanką skierowaną ku Ziemi w przypadku każdego z nich.

Zdjęcia koronograficzne sugerują niestety wysokie rozrzedzenie wyrzutu czyniąc go słabo widocznym na przetworzonych obrazach, co w związku z prognozą modelu WSA-ENLIL agencji SWPC po raz kolejny stawia go pod poważnym znakiem zapytania. Model bowiem wylicza możliwość wzrostu gęstości wiatru słonecznego do ponad 40 protonów/cm3 po dotarciu CME do Ziemi i prędkość nieco powyżej 600 km/sek. Uderzenie wyrzutu model sugeruje 31.12 około godz. 03:00 UTC (04:00 CET). Model agencji NASA zakłada nieco dłuższy czas podróży CME i uderzenie 31.12 około godz. 12:00 UTC (13:00 CET). Bez względu na realne wartości prędkości i gęstości jakie uda się osiągnąć, nawet przy słabszych wartościach może się zdarzyć, że wyrzut zdoła przynieść silniejsze pole magnetyczne - wtedy już tylko jego skierowanie będzie decydować czy i ile z dostępnego potencjału wiatru słonecznego uda się wykorzystać na rzecz wzburzenia aktywności zorzy polarnej.

  

Po lewej i po środku: koronalne wyrzuty masy typu partial-halo po rozbłyskach klasy M3.5 i M3.3 z obszaru aktywnego AR3939. Na zdjęciach koronograficznych LASCO C2 żaden z wyrzutów nie prezentował się zbyt okazale - zwłaszcza drugi, który zarysował się jeszcze słabiej, a ostatecznie przyniósł znacznie silniejsze pole magnetyczne o korzystnym długotrwale południowym skierowaniu, które zapewniło burzę magnetyczną kategorii G4 w Nowy Rok. Po prawej: animacja zdjęć z GOES-16 ukazujących w skrajnym ultrafiolecie w długości fali 131 angstremów rozbłyski klasy M3.5 z obszaru aktywnego AR3939 na południowym wschodzie oraz klasy X1.1 z obszaru AR3936 na północnym zachodzie. Temu drugiemu towarzyszył tylko niewielki wyrzut koronalny, który został uwolniony poza linię Słońce-Ziemia. Credit: SOHO

Nie były to zjawiska zbyt energetyczne, dlatego z powodu około dwunastogodzinnej przerwy między pierwszym, a drugim z nich, było jasne, że nie uformują zjawiska typu CME-kanibal dając wzmożone pojedyncze uderzenie w magnetosferę, ale dotrą do Ziemi osobno w kilkunastogodzinnych odstępach. Na 31 grudnia 20-24 roku i 1 stycznia 2025 roku agencja SWPC wystosowała prognozę silnej burzy magnetycznej kategorii G3. Dla nas wiązało się to zarówno z ostatnią w 2024 roku gotowością zorzową, ale i szansą na noworoczne burze gdyby wyrzuty koronalne docierały kilkanaście godzin jeden za drugim i wykazywały się przy tym korzystnymi warunkami wiatru słonecznego i pola magnetycznego.

Uderzenie pierwszego CME nadeszło w Sylwestrowe popołudnie około godz. 16:00 UTC. Impakt był wyraźny pod względem wzrostu natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego (Bt), które nasiliło się z 9 do 24nT, ale dominująco neutralny i północny kierunek pola (Bz) nie zwiastował wiele pożytku z tego potencjału dla wzburzenia aktywności geomagnetycznej. Drugorzędne parametry także nie należały do szczególnie atrakcyjnych - prędkość wiatru wzrosła z 370 do około 430-450 km/sek., przy gęstości zmienionej z poziomu 3-5 do 15-20 protonów/cm3. Niewielka poprawa nadeszła dopiero 5 godzin po uderzeniu, dzięki nieco dłużej utrzymującemu się południowemu kierunkowi Bz przy dość wyraźnym odchyleniu około -16nT, co wyniosło nas do poziomów ocierających się o słabą burzę magnetyczną kategorii G1 i przyniosło nieco fotograficznie dostępnych subtelnych zórz polarnych nad Polską, niewidocznych jednak gołym okiem. Te naturalne sylwestrowe fajerwerki mogły więc konkurować z pirotechnicznymi, choć głównie na światłoczułych matrycach aparatów.

Parę godzin po pożegnaniu starego roku, w noworoczny poranek około godz. 04:00 UTC udało się zaistnieć słabej burzy magnetycznej. Około godz. 06:40 UTC nadeszło uderzenie w Ziemię drugiego z oczekiwanych koronalnego wyrzutu masy po rozbłysku klasy M3.3. Prędkość wzrosła z biegiem godzin do około 570 km/sek., gęstość do stabilnych przez wiele godzin 25-40 protonów/cm3 będących zaskakującymi wartościami jak na wysoki stopień rozrzedzenia obydwu CME, który sugerowały obrazy z koronografów LASCO i COR2. O ile można było mieć nadzieję na uderzenie każdego z nich, o tyle wartości obrazujące gęstość wiatru po ich dotarciu była zaskakująca. Przede wszystkim jednak doszło do ponownego wzmocnienia siły pola magnetycznego wiatru z 14nT (do których zdążyła ona opaść po 12 godzinach od uderzenia pierwszego wyrzutu) do maksymalnie 26nT, przy ustabilizowaniu korzystnego południowego skierowania składowej Bz na bardzo wysokich ujemnych wartościach -20 do -25nT na wiele godzin.

To natychmiastowo zaczęło proces "dolewania oliwy do ognia" - aktywność geomagnetyczna momentalnie zaczęła czerpać pełnię paliwa zapewnianego korzystnym silnie południowym skierowaniem pola w stabilny sposób, co po godz. 09:00 UTC skutkowało zwiększeniem siły burzy do umiarkowanej kategorii G2, a trzy godziny później - silnej G3, co stało się wypełnieniem prognozy, równoznacznym z ogłoszeniem pierwszego w 2025 roku alarmu zorzowego dla polskich obserwatorów. Była to aktywność burzy gwarantująca w danym momencie zwiększenie zasięgu widoczności zorzy polarnej nad umiarkowane szerokości geograficzne naszego kraju, akurat na czas zbliżania się zmierzchu.

 

Autorka: Aneta Bieryt - Radłów k. Tarnowa, małopolskie

  

Autor: Dominik Wolanin - okolice Kozłówki, lubelskie - #1 Relacja Czytelnika w 2025 roku

Autorka: Jagoda Budzińska - Busko-Zdrój, świętokrzyskie

Autorka: Jolanta Błażyczek - powiat rybnicki, śląskie

Autorka: Katarzyna Jarzynka - Klementowice, lubelskie

Autorka: Katarzyna Pasierb - Brzesko, małopolskie

Autor: Krystian Szczepaniak - Silno, pomorskie

Autor: Łukasz Wojtczak - Pod Kazimierzem Dolnym nad Wisłą, lubelskie

 

Autorka: Magdalena An - gmina Dąbie nad Nerem, wielkopolskie

 

Autor: Piotr Daniel Górski - Wyspa Rolla Breivoll, Norwegia

Autorka: Wiola Presz - Tomaszów Lubelski, lubelskie

Okazało się jednak, że zmagazynowany wielogodzinnym silnie południowym Bz potencjał miał poskutkować kolejnym nasileniem aktywności. O godz. 17:41 UTC (za epizod 15-18 UTC) osiągnęliśmy stan ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4. Tak wysokie wzburzenie siły burzy wiązało się już z gwarancją widoczności zórz z niskich szerokości geograficznych większości państw Europy Środkowej - i tylko żal patrzeć było jak większość Starego Kontynentu, z Polską włącznie, ginie pod warstwą zakrywającego firmament zachmurzenia. Okres z burzą magnetyczną kategorii G4 ograniczył się do pojedynczego 3-godzinnego epizodu i stanowił maksimum, na jakie było stać ten wyrzut koronalny - następne 3 godziny warunki ulegały systematycznemu osłabianiu i zapewniły jeszcze jeden epizod z silną burzą magnetyczną, po czym jednak wydarzenie dobiegło końca - gwałtowny przeskok kierunku pola magnetycznego na północny lub neutralne około godz. 17:00 UTC sprawił, że burza bardzo gwałtownie osłabła i do godz. 21:00 UTC zdążyła całkowicie wygasnąć.

Mimo to swoje najaktywniejsze godziny rozdała właśnie naszemu zakątkowi Europy. W trakcie pierwszego noworocznego zmierzchu zorza polarna została zarejestrowana z licznych bardziej południowych województw, choć podział na szczęśliwców i pechowców był teraz bardzo losowy. W dominującym niemal nad całą Polską zachmurzeniu krótkotrwałe rozpogodzenia pojawiały się tylko lokalnie, szybko wypełniając się nowymi obłokami, a niekiedy nawet w ramach tego samego województwa można było doświadczyć całkowitych skrajności w wielkości zachmurzenia - od pełnego po niewielkie dające dużą powierzchnię nieba przyozdobioną rozgwieżdżonym niebem i noworoczną zorzą polarną. Można więc było wylosować dobre województwo, ale fatalny powiat. W moim przypadku nie było mowy o jakichkolwiek obserwacjach ani w sylwestrowy, ani w noworoczny wieczór. Dziękuję w tym miejscu wszystkim czytelnikom, którzy nadesłali swoje materiały aby wzbogacić pierwsze w tym roku opracowanie burzy magnetycznej.

 

Po lewej: zestawienie globalnego indeksu Kp (zaburzenia ziemskiego pola magnetycznego) za okres 31.12.2024-02.01.2025 r. Mimo, że pierwszy z pary oczekiwanych wyrzutów koronlanych dotarł w sylwestrowe popołudnie, burza magnetyczna nie zaistniała - indeks Kp zbliżał się do 5, ale fotograficzne subtelne zorze polarne z ostatniego wieczora 2024 roku były efektem jedynie okresowej niestabilności w polu magnetycznym bez "pełnoprawnej" burzy. Dopiero w noworoczny poranek wraz z uderzeniem drugiego CME burza magnetyczna kategorii G1 została osiągnięta, a wraz z systematyczną poprawą warunków wiatru słonecznego nasilała swoją aktywność aż do kategorii G4 w epizodzie między 15:00 a 18:00 UTC, po którym pogorszenie warunków skutkowało obniżeniem jej aktywności do silnej (G3) a następnie całkowitym wygaszeniem. Burza trwała w sumie 18 godzin, ale połowa czasu przypadła na minimum kategorię G3 - dzięki temu, że działo się to w drugiej części zjawiska, najwyższa aktywność zorzy polarnej przypadła na pierwszą część wieczoru nad Polską. Credit: SWPC. Po prawej: zbiorcze zestawienie danych aktywności słonecznej i geomagnetycznej za okres 31.12.2024-02.01.2025 r. z wyszczególnieniem aktywności rozbłyskowej, burz radiacyjnych i magnetycznych. Jak widać w czasie burzy magnetycznej mieliśmy do czynienia z pełnym spokojem pod względem burz promieniowania, a rozbłyski ograniczyły się do umiarkowanej klasy M w bardzo niewielkiej częstotliwości. Credit: SWPC

Zestawienie danych wiatru słonecznego z DSCOVR i ACE z 31.12.2024-02.01.2025 r. Widoczne uderzenie CME#1 w popołudniowych godzinach 31.12 (1A) z wyraźnym wzrostem natężenia pola magnetycznego do około 20nT, ale dominacją północnego lub neutralnego skierowania (1B) uniemożliwiającego rozwój burzy. Uderzeniu towarzyszył dość wyraźny wzrost gęstości (1C) i prędkości (1D) wiatru (1C) ze skokiem temperatury (1E) typowym dla uderzeń wyrzutów koronalnych. Przez wiele kolejnych godzin burza nie mogła się rozminąć z powodu braku długotrwałego wyraźniejszego kierunku Bz, ale jego nieco trwalsze lekko południowe skierowanie kilka godzin po impakcie (3) pozwoliło na wystąpienie subtelnych zórz polarnych nad umiarkowanymi szerokościami widocznymi metodą fotograficzną. W połowie nocy warunki zaczęły słabnąć i parametry pola magnetycznego zaczęły zbliżać się w kierunku standardowych (4). Kilka godzin później nastąpiło uderzenie drugiego wyrzutu koronalnego, jednak z uwagi na częściowo wzmożone jeszcze warunki gęstości i prędkości nie było ono jednoznaczne przynosząc mniejszy szok w parametrach, od pierwszego uderzenia. Napływ drugiego CME zaznaczył się przede wszystkim dzięki skokowi pola magnetycznego (7A) które znów wzrosło do ponad 20nT i temperaturze (7E), ale tym razem uderzeniu towarzyszyła korzystna zmiana w kierunku pola magnetycznego wiatru słonecznego na południowy (7B) co natychmiastowo uruchomiło aktywność burzy, zwłaszcza, że gęstość i prędkość (7C,7D) także wykazywały się płynną tendencją wzrostową. Przez większość dnia stanowiącego Nowy Rok natężenie pola magnetycznego przekraczało 20nT (8) osiągając w maksimum 25nT, co w połączeniu z silnym stabilnie południowym skierowaniem Bz (9) skutkowało ciągłym rozwojem burzy - najpierw do kategorii G3, a w maksimum - G4, czemu towarzyszyła stabilnie wysoka gęstość (10). Zmiana w kierunku pola magnetycznego na północny (11) w godzinach popołudniowych doprowadziła najpierw do pomniejszenia aktywności burzy do kategorii G3, a następnie jej wygaszenia. W kolejnych godzinach wyraźne było szybkie wychodzenie z wyrzutu koronalnego przez systematycznie słabnące natężenie pola magnetycznego (12) co minimalizowało już potencjał silniejszego rozwoju burzy, niemożliwego tym bardziej po przejściu kierunku składowej Bz na stabilnie północny z biegiem następnych godzin. Wpływ wyrzutu koronalnego był więc stosunkowo krótkotrwały, ale niemal przez większość czasu jednostajnie korzystny dla obserwatorów zorzy polarnej. Credit: SWPC.

Burza magnetyczna trwała łącznie 18 godzin. W maksimum osiągnęła kategorię G4 na okres 3 godzin, a nadeszło ono w 12 godzin po rozpoczęciu burzy. Epizod tej najwyższej aktywności był obustronnie otoczony aktywnością silną (G3) między 12:00 a 15:00 UTC oraz 18:00 a 21:00 UTC, co sprawia, że łącznie połowa czasu trwania burzy plasowała aktywność minimum w kategorii G3. Prócz tego zaobserwowany został pojedynczy okres z aktywnością umiarkowaną (G2) oraz dwa epizody z burzą słabą (G1), które zajęły pierwszych sześć godzin z całego wydarzenia. Była to pierwsza burza magnetyczna w 2025 roku i pierwsza tej siły od czasu burzy G4 z 10-11 października 2024 roku (choć tamta około dwie godziny osiągała aktywność ekstremalną będąc bardziej burzą G5-) - nie musieliśmy więc czekać na ponowną zbyt długo. A ile poczekamy na następną? Oby nie dłużej, niż na tę noworoczną!

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.