Nebezpečná krása: Slunce, magnetosféra a úchvatné polární záře
Polární záře, fascinující světelné úkazy na obloze, vznikají díky střetu částic slunečního větru s atmosférou a jsou nečekaným důkazem ochranné síly zemského magnetického pole.
Polární záře představují velmi efektní podívanou a z velké části za ni může magnetické pole Země, které má dipólový charakter – naše planeta se chová jako tyčový magnet. Vědci již dlouho vědí, že zemské magnetické póly na rozdíl od těch geografických nejsou stále na stejném místě. Polární badatel James Ross v roce 1831 poprvé určil polohu severního magnetického pólu: Zjistil, že se nacházel na území Kanady, a že tedy nesouhlasil se severním geografickým pólem. Nové určení jeho pozice provedl významný polárník Roald Amundsen roku 1904, tedy o sedm dekád let později. A ukázalo se, že se severní magnetický pól za uvedené období posunul o 50 km k severu.
Další sledování polohy zemských magnetických pólů se již odehrávalo na vědecké bázi. Podařilo se zjistit, že ten severní se posouvá k severu, přičemž se jeho pohyb částečně odklání na západ. Za posledních sto let se přemístil asi o 1 100 km, a bude-li současný trend pokračovat, překoná zmíněný magnetický pól zhruba za 50 let Severní ledový oceán a dostane se na Sibiř.
Ochranný deštník Země
Zemská magnetosféra tvoří velmi dynamický útvar, který se mění v závislosti na činnosti Slunce. Působením tlaku částic slunečního větru se siločáry magnetického pole Země na straně přivrácené ke Slunci stlačují na vzdálenost 6–10 zemských poloměrů od povrchu naší planety. Na noční straně se pak magnetosféra natahuje až do vzdálenosti kolem tisíce zemských poloměrů a utváří tzv. magnetický chvost.
Již od roku 1958 odborníci vědí, že Zemi obklopují dvě oblasti, kde se soustřeďují nabité částice o vysokých energiích – především elektrony a protony. Jedná se o části zemské magnetosféry pojmenované Van Allenovy radiační pásy. Jejich detailní výzkum hraje důležitou roli při pilotovaných misích do vzdálenějšího vesmíru, neboť při průletu zmíněnými oblastmi existuje riziko zvýšeného vlivu radiace na lidský organismus. Vnitřní radiační pás se rozkládá 1 600–12 900 km nad zemským povrchem a je velmi stabilní. Nicméně vnější radiační pás, ležící 19 000–40 000 km od Země, vykazuje značnou proměnlivost: V průběhu několika minut či hodin mohou být tamní elektrony urychleny na rychlosti blízké světlu a mohou uniknout.
Protože částice nesou elektromagnetický náboj, putují po spirále podél siločar magnetického pole, které je odsouvá do prostoru za Zemí. Některé však mohou podél siločar sklouznout do oblasti magnetických pólů. Zmíněný mechanismus chrání život na Zemi: Nebýt magnetického štítu zvaného magnetosféra, jenž působí jako ochranný deštník, pronikaly by částice svévolně skrz atmosféru až k zemskému povrchu a radiace by nás brzy zahubila. Naštěstí tomu tak není a místo toho jsme občas svědky mimořádně efektní nebeské show v podobě polárních září.
Může za to sluneční vítr
Polární záře představují nesmírně zajímavé atmosférické úkazy, i když je v našich zeměpisných šířkách pozorujeme jen zřídka. Jedná se o projevy srážek nejmenších částic vyvržených ze Slunce s vysokými vrstvami zemské atmosféry. Vzhledem k jejich rychlosti a množství jde mnohdy o úchvatnou podívanou. Slunce vysílá do prostoru mimo jiné tzv. sluneční vítr – elektricky nabité částice, jež se v blízkosti naší planety pohybují rychlostí kolem 500 km/s.
Aurory se obvykle vyskytují ve výškách 80–400 km, ale někdy i 1 000 km nad zemským povrchem. Částice, jež se s ohledem na svůj elektrický náboj pohybují podél siločar magnetického pole Země, odevzdávají energii atomům ve vysoké atmosféře, jež jsou následně uvedeny do vyššího energetického stavu. Při rekombinaci ionizovaných atomů a molekul vzniká světelné záření, které pozorujeme jako polární záři, a to nejčastěji v oblastech kolem 70° zeměpisné šířky. V obdobích zvýšené aktivity Slunce však pronikají částice slunečního větru do atmosféry rovněž ve středních šířkách, a občas i v rovníkových oblastech. Díky tomu lze polární záře jednou za čas pozorovat také ve střední Evropě, přičemž roku 1909 byly zaznamenány dokonce v Singapuru ležícím téměř na rovníku!
Tvary polárních září bývají rozmanité, od jednoduchých světelných pásů a souvislých barevných ploch až po pohybující se a vlnící se „záclony“. Jejich barva pak závisí na složení atmosférických vrstev, ve kterých vznikají, a na rychlosti částic slunečního větru. Běžně se jedná o žlutozelenou až zelenou, ale vyskytují se i červené, modré a fialové odstíny.
Podívaná jen na pólu?
Polární záře se koncentrují do oblastí poblíž zemských magnetických pólů, nemusíte však pokaždé cestovat na sever, chcete-li spatřit severní polární záři, nebo na jih, abyste mohli pozorovat tu jižní. Ve skutečnosti se na samotných geomagnetických pólech aurory vyskytují docela vzácně. Na severní hemisféře se objevují od západu na východ napříč Kanadou přes Grónsko, Skandinávii a Rusko. Může se přitom stát, že ze severních oblastí Aljašky spatříte za normálních podmínek severní polární záři při pohledu na jih.
Aurory 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 kosmu v oboru ultrafialového záření, přičemž může být různě deformovaný. V období zvýšené sluneční aktivity se v jeho oblasti vytvářejí nádherné strukturované polární záře, jež mohou být pozorovány i mimo něj, pak ovšem mají výrazně chudší strukturu. Celý zmíněný ovál lze spatřit pouze z vesmíru a v roce 1981 jej poprvé zaznamenala družice NASA Dynamics Explorer. Pozorovatel na zemském povrchu, který se nachází právě pod aurorálním oválem, spatří nádhernou podívanou přímo nad hlavou…
