AURORA POLARIS: Fenomen polarne svetlosti

Zašto, kako i u kojim bojama na nebu nastaju polarne aurore, jedinstveni tragovi Sunčevog dodira?

Pisalo se i govorilo o mogućim smetnjama u komunikacijama do kojih ponekad dolazi zbog toga što Sunčev vetar zapravo čine brze naelektrisane čestice. No, kao i obično, bilo je i izvesnih preterivanja.

Kakve su stvarne posledice Sunčevog vetra? Ima li, osim smetnji, i nekog drugog fizičkog traga Sunčeve aktivnosti na Zemlji? Naravno, taj trag je jasno vidljiv na nebu, ali, nažalost, jedini koji ga uživo mogu videti su srećnici koji se zateknu na najnegostoljubivijem od svih mesta na svetu – na krajnjem severu ili jugu planete.

Ovde se, naime, na nebu "događaju" aurore, odnosno polarne svetlosti, koje postaju vrlo snažne u periodima pojačane aktivnosti na Sunčevoj površini. No, šta su aurore? Zašto, kako i u kojim bojama nastaju?

Komadi sunca

Polarna svetlost nije nikakva neobjašnjena misterija. Ova zadivljujuća meteorološka pojava je upravo fenomen direktno podstaknut procesima na Suncu. Izazivaju ga čestice koje "nisu odavde", već su u bujici Sunčevog vetra stigle sa zvezde.

Sa Sunčeve površine se, naime, povremeno otkida "komad" vrele plazme koja se ogromnom brzinom kreće kroz svemir i koji će izazvati auroru. Najbrže čestice do Zemlje stižu nakon 18 sati leta, ali će veći deo ove plazme pristizati tokom perioda od naredna dva dana, koliko aurore intenzivno svetle.

Magnetno polje Zemlje na taj oblak brzih jona, odnosno naelektrisanih čestica, deluje kao štit, ali deo ovog materijala sa zvezde ipak dodirne planetu, krećući se duž linija polja. Budući da je blizu polova magnetno polje planete zakrivljeno, ono sve ove čestice vodi ka polovima gde se sudaraju sa atomima u vazduhu.

Na ovaj način čestice sa Sunca, uhvaćene u Zemljino magnetno polje i spuštene na severno nebo, stvaraju prizor kakav je teško videti bilo gde drugde. Jedinstveni prizor zelenih i crvenih tragova Sunčevog dodira.

Kako, međutim, naelektrisane čestice sa Sunca izazivaju svetla na nebu? Sama svetlost potiče od zračenja atoma kiseonika i azota koji se nalaze na oko 80 km visine u Zemljinoj atmosferi.

Do tog zračenja dolazi zbog sudara sa brzim elektronima na energijama do 15 keV, kakvi su stigli sa Sunca. Zbog sudara sa njima, atomi kiseonika na nižim nadmorskim visinama emituju zelenu boju (557,7 nm), a oni na višim, braonkastocrvenu (630 nm). Atomi azota emituju pak plavu i crvenu.

Ovakvu polarnu svetlost u suštini možete i sami napraviti – dovoljno je da razređeni kiseonik iz kakvog elektronskog topa gađate elektronima koje ste ubrzali naponom od 15.000 volti i pojaviće se zelenkasta severna svetlost. Naravno, ne preporučujemo da ovo zaista pokušate ili bar ne u kućnim uslovima.

Da bi se ova pojava zaista razumela, nije loše da se podsetimo šta se inače dešava u slučajevima kad su bilo kakvi atomi pogođeni tako brzim elektronima.

Atomska posla

Sudari sa česticima iz Sunčevog vetra, naime, predaju izvesnu energiju atomu tako da se elektroni koji su zatečeni u elektronskom omotaču elektrona "penju" na više elektronske nivoe. Oni se potom prirodno vraćaju u osnovno stanje, a atom "oslobađa" energiju zračenjem fotona, odnosno svetlosti.

Pogođeni, odnosno pobuđeni atomi, emituju svetlost. Naravno, ne emituju bilo kakvu svetlost, već svetlost tačno određene talasne dužine i, što je najvažnije, to ne čine odmah. Atom kiseonika je, na primer, vrlo trom – da bi elektroni "sišli" u osnovno stanje i emitovali zelenu boju, treba mu skoro sekund, a da bi "ispustili" malo manje energije sa crvenkastom svetlošću, čekaće i do dve minute.

To je prilično dugo u svetu atoma, tako da se kod običnih gasova ova energija najčešće izgubi u gužvi i uzajamnim sudarima atoma. No, ako je gas atoma kiseonika redak kao što jeste na 80 kilometara od tla, onda je sudara malo i ima vremena da pobuđeni kiseonik "ispusti" svoje zeleno zračenje. Na većoj visini gas je još ređi, pa se zato ovde češće emituje crvena boja.

Polarna zavesa

Prekrasna zelena zavesa na severnom nebu satkana je od ogromnog broja takvih atoma koje pobuđuju brze čestice pristigle sa Sunca. Sama ova pojava poznata je od davnina, posebno severnim narodima.

Današnji naziv severna svetlost, odnosno aurora borealis dao joj je 1621. godine francuski naučnik Pjer Gasendi (1592–1655), po rimskoj boginji zore Aurori i grčkom nazivu za severni vetar Boreas.

Za razliku od severne, južna aurora, odnosno južna svetlost, naziva se aurora australis. U današnje vreme, postalo je ustaljeno da se, budući da je reč o meteorološkoj pojavi, ovi nazivi pišu malim slovima.

Naučnici ponekad obe ove pojave često nazivaju aurora polaris, odnosno polarna svetlost. Ona je izučavana u brojnim kosmičkim i sasvim običnim, zemaljskim, meteorološkim istraživanjima.

Ako se nađete dovoljno severno ili južno, pa imate priliku da je posmatrate, uživajte u nežnom tragu "fizičkog" dodira Sunca sa Zemljom, znajući da je ovaj fenomen ipak nešto drukčiji, za razliku od ostalih sasvim "ovozemaljskih", kao što je, na primer, sneg.

Izvor: ELEMENTARIJUM