Kráľovna noci: Polárna žiara

25. dec. 2016 • Fyzikálne vedy

Kráľovna noci: Polárna žiara

Polárna žiara je svetelný jav, ktorý môžeme výnimočne pozorovať na nočnej oblohe – paradoxne – pri zvýšenej aktivite Slnka a je už tradične spätá s panorámou ďalekých severských krajín. Za určitých okolností ju však môžeme uvidieť aj na Slovensku, alebo aj v južnejších zemepisných šírkach.

Na to, ako vzniká polárna žiara a kedy a kde je ju možné pozorovať sme sa spýtali doc. RNDr. Jána Svoreňa, DrSc., zástupcu riaditeľa Astronomického ústavu SAV.

Okrem elektromagnetického žiarenia uniká zo Slnka aj tzv. slnečný vietor. Sú to častice, najmä elektróny, ale aj protóny a ďalšie nabité častice, ktoré unikajú zo Slnka rýchlosťami 300 až 1200 km/s, stredná hustota častíc slnečného vetra je približne 10 častíc v metri kubickom. Vzdialenosť od Slnka k Zemi, čo je približne 150 000 000 km, prekonajú tieto častice za 2 až 5 dní. Po dosiahnutí Zeme sú častice slnečného vetra vo vysokej atmosfére usmernené zemským magnetickým poľom pozdĺž jeho siločiar. V oblasti pólov smerujú magnetické siločiary k povrchu, preto častice môžu vniknúť hlbšie do atmosféry, kde narážajú na molekuly vzduchu. Molekuly vzduchu sú nárazom nabudené, čo znamená že elektrón alebo niekoľko elektrónov v elektrónovom obale sa presunie na vyššie hladiny. Pri návrate elektrónov do pôvodného stavu dôjde k vyžiareniu fotónov (tzv. fluorescencia), čo môžeme pozorovať ako svetielkovanie atmosféry, teda polárnu žiaru.

Aj Jupiter má svoju polárnu žiaru

Polárna žiara vzniká len pri stretnutí Zeme s prúdom nabitých častíc zo Slnka. Polárne žiary môžeme pozorovať aj na iných telesách slnečnej sústavy napr. na Jupiteri a Saturne. Podobné svetielkovanie atmosféry ako polárna žiara bolo pozorované aj pri pokusoch s atómovými zbraňami v atmosfére. Tieto pokusy v atmosfére sú od 5. 8. 1963 zakázané, jadrové zbrane sa testujú len pri podzemných výbuchoch, aj to maximálne do sily 150 kiloton TNT. Napriek tomu, že jav po atómovom výbuchu vyzeral podobne, nejde o skutočnú polárnu žiaru, svetielkovanie pri atómovom výbuchu vzniká v menšej výške a nie je obmedzené na oblasť okolo zemských pólov. Tiež pokusy, ktoré sa uskutočnili na Islande a vo Francúzsku vyvolať svetielkovanie atmosféry elektrickými výbojmi neboli úspešné.

Záležitosť zemských pólov

Vzhľadom na konfiguráciu zemského magnetického poľa sa prevažná väčšina polárnych žiar prejaví v blízkosti zemských magnetických pólov. Vzdialenosť medzi geografickým pólom a magnetickým pólom je v súčasnosti menej než 500 kilometrov. Polárna žiara je úkaz symetrický – vyskytuje sa súčasne v južnej i severnej polárnej oblasti a najviac polárnych žiar je pozorovaných v Antarktíde a Arktíde. S narastajúcou mohutnosťou javu sa hranica pozorovateľnosti posúva do nižších zemepisných šírok. Výnimočne je možné mohutné polárne žiary pozorovať aj z nášho územia.

Polárna žiara zachytená digitálnou bolidovou kamerou Astronomického ústavu SAV. Kamera je umiestnená v Starej Lesnej a snímka je z 18.3.2015, 6 minút po polnoci

Slnečné cykly

Keďže polárne žiary sú spôsobené oblakmi častíc uniknutých zo Slnka, frekvencia ich výskytu závisí na aktivite Slnka. Aktívne javy na Slnku podliehajú rôzne dlhým cyklom, najkratší je 11-ročný. V čase maxima cyklu sa vyskytuje viac polárnych žiar, a aj ich intenzita je vyššia. Oblaky častíc zo Slnka unikajú z aktívnych oblastí v slnečnej atmosfére do medziplanetárneho priestoru a šanca  pozorovať polárnu žiaru je len v prípade, ak oblak častíc zasiahne Zem. Z toho vyplýva, že nie každá aktivita na Slnku sa musí prejaviť polárnou žiarou na Zemi.

Vedľajšie efekty

Nakoľko polárna žiara vzniká vo výškach od 60 do 1000 km nemá preto žiadnu súvislosť s počasím, ktoré sa tvorí v troposfére vo výškach do 11 až 15 km. Farba polárnej žiary závisí na výške a druhu nabudených atómov. No v čase keď pozorujeme polárnu žiaru, tečú v atmosfére silné elektrické prúdy, príkon silnej polárnej žiary môže byť až 100 000 MW, čo môže spôsobiť poruchy prenosu rádiového a televízneho signálu a cez indukované prúdy v diaľkových vedeniach a kábloch aj poruchy elektrickej rozvodnej siete. Napríklad v marci 1989 vypadla vďaka silným poruchám zemského magnetického poľa veľká časť elektrickej siete v Kanade.

 

Autor: Doc. RNDr. Ján Svoreň, DrSc. z Astronomického ústavu SAV v Tatranskej Lomnici

Spracovala: Barbora Hrvolová, NCP VaT pri CVTI SR

Ilustračné foto: Pixabay.com

Uverejnil: MZ

 

Súvisiace:

Hore
Noc výskumníkov 2019
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2018
Publikácie Veda v CENTRE
Aurelium - centrum vedy
Vedec roka 2018
QUARK
Prechod VK na VND - leto
fotografická súťaž TVT 2019
TVT 2018 články
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Oriešok obyč. ničí znášky dominantnejšiemu vodnárovi potočnému v čase jeho neprítomnosti v hniezde.
Zistite viac