Nebezpečná krása polárních září: Jak vzniká hra úchvatná světel?

10.05.2015 - František Martinek

V atmosféře Země se odehrává mnoho zajímavých světelných úkazů. V našich zeměpisných šířkách se jedná například o polární záře. Jak vznikají?


Reklama

Polární záře představují velmi efektní podívanou, přičemž za ni z velké části může magnetické pole Země, které má dipólový charakter (naše planeta se chová jako tyčový magnet). Vědcům je již dlouho známo, že magnetické póly Země nejsou stále na stejném místě, na rozdíl od těch geografických. V roce 1831 určil polární badatel James Ross poprvé polohu severního magnetického pólu – zjistil, že se nacházel na území Kanady, a že tedy nesouhlasil se severním geografickým pólem. Nové určení polohy severního magnetického pólu provedl významný polárník Roald Amundsen. Stalo se tak v roce 1904, tedy o více než sedmdesát let později. Ukázalo se, že za toto období se severní magnetický pól posunul o 50 km směrem k severu. 

Další sledování polohy zemských magnetických pólů již probíhalo na vědecké bázi. Bylo zjištěno, že se severní magnetický pól posouvá k severu, přičemž se jeho pohyb částečně odklání na západ. Za posledních sto let se posunul asi o 1 100 km, a bude-li současný trend pokračovat, potom zhruba za padesát let překoná tento magnetický pól Severní ledový oceán a dostane se na Sibiř.

Ochranný deštník Země

Působením tlaku částic slunečního větru jsou siločáry magnetického pole Země na denní straně (přivrácené ke Slunci) stlačeny na vzdálenost 6 až 10 zemských poloměrů od povrchu naší planety. Naopak na noční straně je magnetosféra natažena až do vzdálenosti kolem 1 000 zemských poloměrů (tzv. magnetický chvost). Zemská magnetosféra představuje velmi dynamický útvar, který se mění v závislosti na sluneční činnosti.

Již od roku 1958 je známo, že Zemi obklopují dvě trvale existující oblasti pojmenované Van Allenovy radiační pásy. Jedná se o části zemské magnetosféry, ve kterých se soustřeďují nabité částice o vysokých energiích, především elektrony a protony. Jejich detailní výzkum je přitom důležitý pro realizaci pilotovaných letů do vzdálenějšího vesmíru – existuje totiž nebezpečí zvýšeného vlivu radiace na organismus člověka při průletu touto oblastí. Vnitřní Van Allenův pás, který se rozkládá ve vzdálenosti 1 600–12 900 km od zemského povrchu, je velmi stabilní. Avšak vnější radiační pás, ležící ve vzdálenosti 19 000–40 000 km od povrchu Země, vykazuje značnou proměnlivost: v průběhu několika minut či hodin mohou být elektrony v něm uvězněné urychleny na rychlosti blízké rychlosti světla a mohou uniknout. 

Protože si částice nesou elektromagnetický náboj, putují po spirále podél siločar magnetického pole, které je odsouvá do prostoru za Zemí. Některé však mohou sklouznout podél siločar do oblasti magnetických pólů. Tento mechanismus chrání život na Zemi: nebýt magnetického štítu zvaného magnetosféra, který působí jako ochranný deštník, částice by svévolně pronikaly skrz atmosféru až k povrchu a radiace by nás brzy zahubila. Naštěstí tomu tak není a místo toho jsme občas svědky mimořádně efektní nebeské show – polární záře.

Původcem je sluneční vítr

Polární záře patří mezi zajímavé úkazy v zemské atmosféře, byť je v našich zeměpisných šířkách pozorujeme jen velmi zřídka. Jedná se o projevy srážek těch nejmenších částic vyvržených ze Slunce s vysokými vrstvami zemské atmosféry. Vzhledem k rychlosti a množství těchto částic jde mnohdy o úchvatnou podívanou. Slunce vysílá do prostoru mimo jiné tzv. sluneční vítr – elektricky nabité částice, které se v blízkosti Země pohybují rychlostí kolem 500 km/s.

Částice, jež se s ohledem na svůj elektrický náboj pohybují podél siločar magnetického pole Země, odevzdávají energii atomům ve vysoké atmosféře, které jsou následně uvedeny do vyššího energetického stavu. Při rekombinaci ionizovaných atomů a molekul vzniká světelné záření, které pozorujeme jako polární záři, nejčastěji v oblastech kolem 70. stupně zeměpisné šířky. Obvykle se polární záře vyskytují ve výškách 80 až 400 km, někdy i 1 000 km nad zemským povrchem. V obdobích zvýšené sluneční aktivity pronikají částice slunečního větru do zemské atmosféry též ve středních šířkách, a občas dokonce v rovníkových oblastech. Díky tomu lze polární záře jednou za čas pozorovat i ve střední Evropě. V roce 1909 byly zaznamenány v Singapuru ležícím téměř na rovníku.

Tvar polární záře bývá rozmanitý: od jednoduchých světelných pásů a souvislých barevných ploch až po pohybující se a vlnící se „záclony“. Barva polární záře závisí na složení atmosférických vrstev, ve kterých vzniká, a na rychlosti částic slunečního větru: obyčejně bývá žlutozelená až zelená, ale vyskytuje se i její červené, modré a fialové zbarvení.

Podívaná jen na pólu?

Polární záře jsou koncentrovány do oblastí poblíž zemských magnetických pólů, avšak nemusíte pokaždé cestovat na sever, chcete-li spatřit severní polární záři, či na jih, abyste mohli pozorovat tu jižní. Ve skutečnosti se na samotných geomagnetických pólech vyskytují polární záře docela vzácně. Na severní polokouli se rozprostírají od západu na východ napříč Kanadou přes Grónsko, Skandinávii a Rusko. Může se stát, že ze severních oblastí Aljašky spatříte za normálních podmínek severní polární záři při pohledu směrem na jih.

Polární záře se vyskytují v blízkosti polárních oblastí na severní i jižní polokouli. Přibližně na 70. stupni vzniká tzv. aurorální ovál, který může dosahovat šířky až pěti stupňů. Nejlépe je viditelný z kosmického prostoru v oboru ultrafialového záření, přičemž může být různě deformovaný. V období zvýšené aktivity Slunce se v jeho oblasti vytvářejí nádherné strukturované polární záře, jež mohou být pozorovány i mimo tento ovál, potom ale mají výrazně chudší strukturu. Celý aurorální ovál lze spatřit pouze z vesmíru a v roce 1981 jej poprvé zaznamenala družice Dynamics Explorer. Pozorovatel na zemském povrchu, který se nachází právě pod tímto aurorálním oválem, spatří nádhernou podívanou odehrávající se přímo nad jeho hlavou…

  • Zdroj textu:

    Tajemství vesmíru 6/2013

  • Zdroj fotografií: NASA, Wikipedie

Reklama

Další články v sekci

Reklama

Reklama

Aktuální články

Rorschach chtěl svým testem odhalovat schizofrenii, tedy duševní nemoc související se selháváním myšlenkových procesů a sníženým vnímáním emocí.

Zajímavosti

Svobodné zednářství

Historie

Pozemní personál britského a francouzského letectva si krátí dlouhou chvíli u krytu s nápisem upomínajícím na adresu britských premiérů

Válka

Umělá inteligence značně vylepší provoz satelitů pro dálkový průzkum Země.

Vesmír

Bakteriální kultury v experimentu

Věda
Věda

Nové časopisy Extra Publishing

RSSInzerceO serveru (Redakce)Partnerské weby
© Extra Publishing, s. r. o. 2007–2011. ISSN 1804-9907