Skoraj vsi so slišali ali videli fotografije severnega sija. Nekateri drugi so imeli to srečo, da so jih videli osebno. A mnogi se tega ne zavedajo kako nastanejo in ker.
Začne se polarna sija s fluorescentnim sijajem na obzorju. Nato se zmanjša in nastane osvetljen lok, ki se včasih zapre v zelo svetel krog. Kako pa se oblikuje in s čim je povezana njegova dejavnost?
Nastanek severnega sija
Nastanek severnega sija je povezan z sončna aktivnost, sestava in značilnosti zemeljske atmosfere. Za boljše razumevanje tega pojava je zanimivo prebrati vesoljski orkani in kako ti vplivajo na generacija severnega sija.
Severni sij lahko opazujemo v krožnem območju nad polovi Zemlje. Toda od kod prihajajo? Prihajajo s Sonca. Obstaja bombardiranje subatomskih delcev s Sonca, ki so nastali v sončnih nevihtah. Ti delci segajo od vijolične do rdeče. Sončni veter spremeni delce in ko se srečajo z magnetnim poljem Zemlje, odstopajo in je le del viden na polih.
Elektroni, ki tvorijo sončno sevanje, ustvarijo spektralno emisijo, ko dosežejo molekule plina, ki jih najdemo v magnetosferi, del zemeljske atmosfere, ki varuje Zemljo od sončnega vetra in povzroči vzbujanje na atomski ravni, ki povzroči luminiscenco. Ta luminiscenca se širi po nebu in ustvarja spektakel narave.
Študije o severnem siju
Obstajajo študije, ki preučujejo severni sij, ko nastaja sončni veter. To se zgodi zato, ker je znano, da imajo sončne nevihte približno 11 let, ni mogoče napovedati, kdaj se bo pojavil severni sij. Za vse ljudi, ki si želijo videti severni sij, je to škoda. Potovanje do polov ni poceni in nezmožnost videti auroro je zelo depresivna. Poleg tega je morda koristno vedeti severni sij v Španiji za tiste, ki ne morejo potovati daleč.
Da bi razumeli, kako nastane severni sij, je bistveno razumeti dva ključna elementa, ki sodelujeta pri njihovem ustvarjanju: sončni veter in magnetosfera. Sončev veter je tok električno nabitih delcev, predvsem elektronov in protonov, ki se oddajajo iz Sončeve korone. Ti delci potujejo do impresivne hitrosti, ki lahko dosežejo tudi do 1000 km/s, sončni veter pa jih prenaša v medplanetarni prostor.
Magnetosfera pa deluje kot ščit, ki ščiti Zemljo pred večino delcev v sončnem vetru. Vendar pa je v polarnih območjih zemeljsko magnetno polje šibkejše, kar nekaterim delcem omogoča, da prodrejo v ozračje. Ta interakcija je najbolj intenzivna med geomagnetnimi nevihtami, ko je sončni veter najmočnejši in lahko povzroči motnje v magnetosferi.
Interakcija delcev z zemeljsko atmosfero
Ko nabiti delci sončnega vetra prodrejo v Zemljino atmosfero, medsebojno delujejo z atomi in molekulami, ki so tam prisotne, predvsem s kisikom in dušikom. Ta interakcijski proces je tisto, kar povzroči severni sij, ki ustvari barve in oblike, ki jih vidimo na nebu. Sončni delci prenašajo energijo na atome in molekule v atmosferi, jih vznemiri in pripelje v višje energijsko stanje.
Ko atomi in molekule dosežejo to vzbujeno stanje, se vrnejo v svoje osnovno stanje in sproščajo dodatno energijo v obliki svetlobe. Ta proces oddajanja svetlobe je tisto, kar proizvaja značilne barve severnega sija. Valovna dolžina oddane svetlobe je odvisna od vrste vpletenega atoma ali molekule in ravni energije, dosežene med interakcijo, kar je mogoče nadalje raziskati v plasti zemeljske atmosfere.
Kisik je odgovoren za dve primarni barvi aurore. Zelena/rumena se pojavi pri energijski valovni dolžini 557,7 nm, medtem ko bolj rdečo in vijolično barvo povzroči manj pogosta dolžina teh pojavov, 630,0 nm. Predvsem traja skoraj dve minuti, da vzburjen kisikov atom odda rdeč foton, in če v tem času en atom trči z drugim, se lahko proces prekine ali prekine. Zato, ko vidimo rdeče polarne sijaje, jih najverjetneje najdemo v višjih ravneh ionosfere, približno 240 kilometrov visoko, kjer je manj atomov kisika, ki bi motili drug drugega.
Barve in plini: kisik in dušik
Barve severnega sija so posledica interakcije sončnih delcev z različnimi plini v Zemljinem ozračju. Kisik in dušik sta predvsem odgovorna za raznolikost odtenkov, ki jih vidimo na nebu med polarnim sijem. Kisik, ko ga vzbujajo sončni delci, lahko oddaja zeleno ali rdečo svetlobo, odvisno od nadmorske višine, na kateri pride do interakcije. Na nižjih nadmorskih višinah, okoli 100 kilometrov, kisik oddaja zeleno svetlobo, na višjih nadmorskih višinah, okoli 200 kilometrov, pa rdeče. Za popolnejše razumevanje tega pojava je priporočljivo prebrati o mraz v jasnih nočeh, takrat so te aurore najbolj vidne.
Dušik pa prispeva k modrim in vijoličnim odtenkom severnega sija. Ko sončni delci vzbudijo molekule dušika, lahko oddajajo modra ali vijolična svetloba, ki ustvarja kontrast z barvami, ki jih proizvaja kisik. Kombinacija teh barv povzroča impresivne večbarvne aurore, ki osvetljujejo nočno nebo v polarnih regijah.
Barve severnega sija
Čeprav se severni sij običajno povezuje s svetlo zeleno barvo, se dejansko lahko pojavi v različnih barvah. Zelena je najpogostejša zaradi vzbujanja atomov kisika na približno 100 kilometrih višine. vendar Na različnih nadmorskih višinah in pri različnih vrstah plinov se lahko pojavijo druge barve:
- Zelena barva: nastane z vzbujanjem kisika na 100 km nadmorske višine.
- Rdeča barva: nastaja zaradi kisika na višjih nadmorskih višinah, okoli 200 km.
- Modra barva: nastane zaradi interakcije sončnih delcev z dušikom.
- Vijolična barva: tudi posledica vzbujanja dušika, ki doda kontrast zeleni in rdeči luči.
Aurore na drugih planetih
Aurore niso ekskluzivne za Zemljo. Po zaslugi opazovanj s Hubblovim vesoljskim teleskopom in vesoljskimi sondami smo lahko zaznali polarni sij na drugih planetih v sončnem sistemu, kot so Jupiter, Saturn, Uran in Neptun. Čeprav je osnovni mehanizem za nastanek aurore je podobno na vseh teh planetih, obstajajo opazne razlike v njihovem izvoru in značilnostih. Da bi bolje razumeli te razlike, lahko raziščete spektakularni vremenski pojavi.
Na Saturnu je polarni sij po izvoru podoben zemeljskemu, saj je prav tako posledica interakcije sončnega vetra in magnetnega polja planeta. Vendar se na Jupitru postopek razlikuje zaradi vpliva plazme, ki jo proizvaja luna Io, kar prispeva k nastanku intenzivnih in kompleksnih avror. Zaradi teh razlik je preučevanje polarnega sija na drugih planetih fascinantno raziskovalno področje, ki nam omogoča boljše razumevanje fizičnih procesov, ki se dogajajo v sončnem sistemu.
Polarni sij na Uranu in Neptunu ima prav tako posebne značilnosti zaradi nagiba njunih magnetnih osi in sestave njune atmosfere. Te razlike v strukturi in dinamiki magnetnih polj teh planetov vplivajo na obliko in obnašanje aurore, kar ponuja priložnost za raziskovanje, kako se ti pojavi spreminjajo v različnih planetarnih okoljih.
Poleg tega so na nekaterih Jupitrovih satelitih, kot sta Evropa in Ganimed, odkrili polarni sij, kar kaže na prisotnost kompleksnih magnetnih procesov na teh nebesnih telesih. Pravzaprav je vesoljsko plovilo Mars Express med opazovanji leta 2004 opazilo aurore na Marsu. Mars nima magnetnega polja, podobnega Zemljinemu, vendar ima lokalna polja, povezana z njegovo skorjo, ki so odgovorna za aurore na tem planetu.
Ta pojav so nedavno opazili tudi na Soncu. Te aurore proizvajajo elektroni, ki pospešujejo skozi sončno pego na površini. Obstajajo tudi dokazi o aurorah na drugih zvezdah. To poudarja pomen aurore zunaj našega planeta, saj zagotavljajo pomembne informacije o magnetnih poljih in atmosferah drugih nebesnih teles.
Opazovanje severnega sija
Priča severnemu siju je nepozabna izkušnja, ki pa zahteva načrtovanje in potrpežljivost. Da bi povečali možnosti, da jih opazite, je bistveno, da izberete ugoden čas in lokacija. Med sredino avgusta in aprilom so noči v polarnih območjih daljše in temnejše, kar povečuje možnosti, da vidimo ta pojav. Za tiste, ki jih tema zanima, je koristno pregledati Informacije o Kiruni, mestu severnega sija.
Najboljše regije za opazovanje severnega sija so Norveška, Islandija, Finska, Švedska, Kanada in Aljaska, kjer jasno nebo in vremenske razmere dajejo prednost spektaklu. Priporočljivo je iskati mesta stran od mest da se izognete svetlobnemu onesnaženju in uživate v boljšem vidu. Če želite izvedeti več, se posvetujte Spektakularna nevihta severnega sija v Kanadi.
Poleg tega je ključnega pomena, da se na mraz pripravimo in nizkim temperaturam primerno oblečemo. Potrpežljivost igra pomembno vlogo, saj se lahko aurore pojavijo in hitro razblinijo. Obveščenost o napovedih geomagnetne aktivnosti in primerna kamera pomagata ujeti ta pojav v vsem njegovem sijaju.
Vendar pa so podnebne spremembe začele vplivati tudi na vidnost aurore. Naraščajoče temperature in taljenje polarnega ledu lahko vplivata na gostoto in sestavo atmosfere, kar lahko spremeni način, kako so aurore vidne z Zemljine površine. Poleg tega vse večja svetlobna onesnaženost v urbanih območjih otežuje ogled tega naravnega pojava, zaradi česar je treba potovati v oddaljena območja, da bi v celoti uživali v izkušnji.
Severni sij nas spominja na veličastnost in kompleksnost našega vesolja. Ko napredujemo v razumevanju teh pojavov, se odpira vrsta priložnosti za raziskovanje njihove fascinantne lepote in fizičnih procesov, ki stojijo za njimi.
