Beveik visi yra girdėję apie šiaurės pašvaistę arba ją matę nuotraukose. Kai kuriems netgi pasisekė ją pamatyti savo akimis. Tačiau daugelis žmonių nežino, kaip ji susidaro ar kodėl.
Pašvaistė prasideda fluorescenciniu švytėjimu horizonte . Tada ji išblėsta ir atsiranda apšviestas lankas, kartais užsidarantis į labai ryškų ratą. Bet kaip ji susidaro ir su kuo susijęs jos aktyvumas?
Šiaurės pašvaistės susidarymas
Šiaurės pašvaisčių susidarymas yra susijęs su Saulės aktyvumu ir Žemės atmosferos sudėtimi bei savybėmis. Norint geriau suprasti šį reiškinį, įdomu paskaityti apie kosminius uraganus ir kaip jie veikia šiaurės pašvaisčių susidarymą.
Šiaurės pašvaistę galima stebėti apskritimo formos plote virš Žemės ašigalių. Bet iš kur ji atsiranda? Ji sklinda iš Saulės. Saulė bombarduoja subatominėmis dalelėmis, susidarančiomis per Saulės audras. Šios dalelės būna nuo violetinės iki raudonos. Saulės vėjas pakeičia daleles, ir kai jos susiduria su Žemės magnetiniu lauku, jos nukrypsta, ir ašigaliuose matoma tik dalis pašvaistės.
Saulės spinduliuotę sudarantys elektronai, pasiekę dujų molekules magnetosferoje – Žemės atmosferos dalyje, kuri saugo planetą nuo saulės vėjo, – sukuria spektrinę emisiją. Tai sukelia atominio lygio sužadinimą, dėl kurio susidaro liuminescencija. Ši liuminescencija plinta danguje, sukurdama įspūdingą gamtos vaizdą.
Šiaurės pašvaistės tyrimai
Atliekami tyrimai, siekiant ištirti šiaurės pašvaistę saulės vėjo laikotarpiais. Taip yra todėl, kad nors žinoma, jog saulės audros trunka maždaug 11 metų , neįmanoma numatyti, kada kils pašvaistė. Visiems, norintiems pamatyti šiaurės pašvaistę, tai tikras nusivylimas. Kelionės į ašigalius nėra pigios, o pašvaistės nematymas yra nepaprastai liūdnas. Be to, tiems, kurie negali keliauti toli, gali būti naudinga žinoti apie šiaurės pašvaistės reginius Ispanijoje .
Norint suprasti, kaip formuojasi šiaurės pašvaistė, būtina žinoti du pagrindinius jos susidarymo elementus: saulės vėją ir magnetosferą. Saulės vėjas yra elektra įkrautų dalelių, daugiausia elektronų ir protonų, srautas, skleidžiamas iš saulės vainiko. Šios dalelės skrieja įspūdingu greičiu , kuris gali siekti iki 1000 km/s, ir saulės vėjo nunešamos į tarpplanetinę erdvę.
Magnetosfera savo ruožtu veikia kaip skydas, apsaugantis Žemę nuo daugumos saulės vėjo dalelių. Tačiau poliariniuose regionuose Žemės magnetinis laukas yra silpnesnis, todėl kai kurios dalelės gali prasiskverbti į atmosferą. Ši sąveika intensyviausia geomagnetinių audrų metu, kai saulės vėjas yra stipriausias ir gali sukelti trikdžius magnetosferoje.
Dalelių sąveika su Žemės atmosfera
Kai įkrautos Saulės vėjo dalelės prasiskverbia į Žemės atmosferą, jos sąveikauja su ten esančiais atomais ir molekulėmis, pirmiausia deguonimi ir azotu. Šis sąveikos procesas ir sukuria pašvaistę, kuri sukuria danguje stebimas spalvas ir formas. Saulės dalelės perduoda energiją atmosferos atomams ir molekulėms, juos sužadindamos ir pakeldamos į aukštesnę energijos būseną.
Kai atomai ir molekulės pasiekia šią sužadintą būseną, jie linkę grįžti į pagrindinę būseną, išskirdami papildomą energiją kaip šviesą. Šis šviesos emisijos procesas ir sukuria būdingas pašvaistės spalvas. Skleidžiamos šviesos bangos ilgis priklauso nuo dalyvaujančio atomo ar molekulės tipo ir sąveikos metu pasiekto energijos lygio, kurį galima toliau tirti Žemės atmosferos sluoksniuose.
Deguonis yra atsakingas už dvi pagrindines pašvaisčių spalvas. Žalia/geltona spalva susidaro esant energetiniam 557,7 nm bangos ilgiui , o rausvesnė, violetinė spalva susidaro esant retesniam šiuose reiškiniuose pasitaikančiam 630,0 nm bangos ilgiui . Tiksliau sakant, sužadintas deguonies atomas išspinduliuoja raudoną fotoną beveik per dvi minutes, ir jei per tą laiką vienas atomas susiduria su kitu, procesas gali būti nutrauktas arba nutrauktas. Todėl, kai matome raudonas pašvaistes, jos greičiausiai atsiranda viršutiniuose jonosferos lygiuose, maždaug 240 kilometrų aukštyje, kur yra mažiau deguonies atomų, kurie gali trukdyti vieni kitiems.
Spalvos ir dujos: deguonis ir azotas
Šiaurės pašvaisčių spalvos atsiranda dėl saulės dalelių sąveikos su skirtingomis Žemės atmosferos dujomis. Deguonis ir azotas pirmiausia lemia atspalvių įvairovę, kurią stebime danguje pašvaisčių metu. Sužadintas saulės dalelių, deguonis gali skleisti žalią arba raudoną šviesą, priklausomai nuo aukščio, kuriame vyksta sąveika. Mažesniame aukštyje, apie 100 kilometrų, deguonis skleidžia žalią šviesą, o didesniame, apie 200 kilometrų, – raudoną šviesą. Norint geriau suprasti šį reiškinį, rekomenduojama paskaityti apie šaltį giedromis naktimis , kai šios pašvaistės yra labiausiai matomos.
Savo ruožtu azotas prisideda prie melsvų ir violetinių šiaurės pašvaisčių atspalvių. Kai saulės dalelės sužadina azoto molekules, jos gali skleisti mėlyną arba violetinę šviesą , sukurdamos kontrastą su deguonies skleidžiamomis spalvomis. Šių spalvų derinys sukuria kvapą gniaužiančias įvairiaspalves pašvaistes, kurios apšviečia naktinį dangų poliariniuose regionuose.
Šiaurės pašvaistės spalvos
Nors šiaurės pašvaistė dažniausiai siejama su ryškiai žalia spalva, iš tikrųjų ji gali rodyti įvairias spalvas. Žalia yra dažniausia dėl deguonies atomų sužadinimo maždaug 100 kilometrų aukštyje. Tačiau skirtinguose aukščiuose ir esant skirtingų tipų dujoms gali pasirodyti ir kitos spalvos.
- Žalia spalva: susidaro sužadinant deguonį 100 km aukštyje.
- Raudona spalva: sukuria deguonis didesniame aukštyje, apie 200 km.
- Mėlyna spalva: atsiranda dėl saulės dalelių sąveikos su azotu.
- Violetinė spalva: taip pat azoto sužadinimo rezultatas, kuris suteikia kontrasto žaliai ir raudonai šviesoms.
Auroros kitose planetose
Pašvaistės nėra būdingos tik Žemei. Hablo kosminio teleskopo ir kosminių zondų stebėjimų dėka mums pavyko aptikti pašvaistes ir kitose Saulės sistemos planetose, tokiose kaip Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas. Nors pagrindinis pašvaisčių susidarymo mechanizmas visose šiose planetose yra panašus, jų kilmė ir charakteristikos labai skiriasi. Norint geriau suprasti šiuos skirtumus, galima ištirti įspūdingus oro reiškinius.
Saturne auroros savo kilme panašios į esančias Žemėje, nes taip pat atsiranda dėl Saulės vėjo ir planetos magnetinio lauko sąveikos. Tačiau Jupiteryje procesas skiriasi dėl plazmos, kurią gamina mėnulis Io, įtakos, kuri prisideda prie intensyvių ir sudėtingų aurorų susidarymo. Dėl šių skirtumų kitų planetų aurorų tyrimas yra patraukli tyrimų sritis, leidžianti geriau suprasti Saulės sistemoje vykstančius fizinius procesus.
Urano ir Neptūno pašvaistės taip pat turi išskirtinių bruožų dėl magnetinių ašių pasvirimo ir atmosferos sudėties. Šie šių planetų magnetinių laukų struktūros ir dinamikos skirtumai daro įtaką aurorų formai ir elgesiui, suteikdami galimybę ištirti, kaip šie reiškiniai kinta skirtingose planetų aplinkose.
Be to, kai kuriuose Jupiterio palydovuose, tokiuose kaip Europa ir Ganimedas, buvo aptiktos pašvaistės, o tai rodo sudėtingų magnetinių procesų buvimą šiuose dangaus kūnuose. Tiesą sakant, pašvaistes Marse 2004 m. stebėjo erdvėlaivis „Mars Express“. Marsas neturi magnetinio lauko, analogiško Žemės magnetiniam laukui, tačiau turi vietinius laukus, susijusius su jo pluta, kurie yra atsakingi už pašvaistes šioje planetoje.
Šis reiškinys neseniai buvo pastebėtas ir Saulėje; tai pašvaistės, susidarančios elektronams įsibėgėjant per Saulės dėmę paviršiuje. Taip pat yra įrodymų, kad pašvaistės yra ir kitose žvaigždėse. Tai pabrėžia pašvaisčių svarbą už mūsų planetos ribų, nes jos teikia gyvybiškai svarbios informacijos apie kitų dangaus kūnų magnetinius laukus ir atmosferą.
Šiaurės pašvaistės stebėjimas
Šiaurės pašvaisčių stebėjimas yra nepamirštama patirtis, nors tam reikia planavimo ir kantrybės. Norint padidinti savo galimybes jas pamatyti, labai svarbu pasirinkti tinkamą laiką ir vietą . Nuo rugpjūčio vidurio iki balandžio mėnesio poliariniuose regionuose naktys ilgesnės ir tamsesnės, todėl padidėja tikimybė pamatyti šį reiškinį. Tiems, kurie domisi, naudinga ištirti Kiruną – šiaurės pašvaisčių miestą.
Geriausi regionai šiaurės pašvaisčių stebėjimui yra Norvegija, Islandija, Suomija, Švedija, Kanada ir Aliaska, kur giedras dangus ir palankios oro sąlygos sukuria tobulą reginį. Patartina ieškoti vietų atokiau nuo miestų , kad išvengtumėte šviesos taršos ir mėgautumėtės geresniu vaizdu. Jei norite sužinoti daugiau, peržiūrėkite įspūdingą šiaurės pašvaisčių audrą Kanadoje.
Be to, labai svarbu pasiruošti šalčiui ir dėvėti žemai temperatūrai tinkamus drabužius. Kantrybė vaidina svarbų vaidmenį, nes pašvaistės gali atsirasti ir greitai išsisklaidyti. Informacijos apie geomagnetinio aktyvumo prognozes ir tinkamos kameros turėjimas padeda užfiksuoti šį reiškinį visu savo puošnumu.
Tačiau klimato kaita taip pat pradėjo daryti įtaką auroros matomumui. Kylanti temperatūra ir tirpstantis poliarinis ledas gali paveikti atmosferos tankį ir sudėtį, o tai gali pakeisti tai, kaip auroros matomos iš Žemės paviršiaus. Be to, dėl didėjančios šviesos taršos miesto vietovėse sunku pamatyti šį gamtos reiškinį, todėl norint visapusiškai mėgautis patirtimi, reikia keliauti į atokias vietoves.
Šiaurės pašvaistė primena mūsų visatos didybę ir sudėtingumą. Tobulėjant šių reiškinių supratimui, atsiveria daugybė galimybių tyrinėti žavų jų grožį ir už jų esančius fizinius procesus.
