Pogoda kosmiczna to zespół zjawisk zachodzących na Słońcu oraz w naszej ziemskiej magnetosferze i jonosferze. Intensywność zjawisk zachodzących w środowisku kosmicznym ma bezpośrednie przełożenie na funkcjonowanie człowieka we współczesnym świecie. Niekorzystne warunki pogody kosmicznej przekładają się na zakłócenia w łączności radiowej i satelitarnej. Mogą wystąpić awarie lub uszkodzenia elektroniki, w którą wyposażone są sztuczne satelity Ziemi. W trakcie dużej aktywności zjawisk zachodzących na Słońcu mogą także nastąpić zakłócenia w funkcjonowaniu sieci energetycznych. Oczywiście oprócz skutków negatywnych, występują także pozytywne. Obserwatorzy mogą obserwować piękne zjawisko zorzy polarnej. Niemniej jednak z punktu widzenia gospodarczego i bezpieczeństwa energetycznego społeczeństwa, liczba ujemnych skutków jest dominująca nad aspektami korzystnymi. Do opisu pogody kosmicznej powszechnie stosuje się trzy indeksy: burze geomagnetyczne (geomagnetic storm, czyli zaburzenia ziemskiego pola magnetycznego wywołane warunkami w wietrze słonecznym), burze radiacyjne (solar radiation storm, czyli wzrost radiacji towarzyszący wzrostowi liczby cząstek energetycznych) oraz zakłócenia radiowe (radio blackout, czyli zakłócenia jonosfery spowodowane słoneczną emisją promieniowa X). W celu ostrzegania społeczeństwa przed negatywnymi skutkami stosuje się alerty opracowane w oparciu o indeksy.
Alerty pogody kosmicznej
(stan aktualny wg. NOAA, opóźnienie około 5min.):
Maksymalny poziom alertów z ostatnich 6h (24h dla Kp):
W celu zapobiegania negatywnym skutkom, ważnym zadaniem każdej Służby Narodowej, a tym samym i Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – PIB, jest monitorowanie oraz analiza aktualnego stanu środowiska kosmicznego. Badania naukowe pozwolą na lepsze zrozumienie zjawisk fizycznych zachodzących w środowisku międzyplanetarnym i planetarnym. Dogłębne poznanie i zrozumienie podstaw fizycznych przejawów aktywności Słońca, w tym zjawisk tj. koronalne wyrzuty masy, rozbłyski, galaktyczne promieniowanie kosmiczne, rozbłyski gamma czy też wybuch supernowej, pozwoli na lepsze zrozumienie wpływu ww. zjawisk na środowisko ziemskie, a w przyszłości na dokładniejsze prognozy pogody kosmicznej, a co za tym idzie skuteczne przygotowanie i zabezpieczenie ludności przed negatywnymi skutkami. Jako meteorolodzy i klimatolodzy, musimy zadać ważne pytanie dotyczące istnienia korelacji pomiędzy aktywnością Słońca a ziemskim klimatem. Wiadomo, że w przeszłości na kontynencie europejskim wystąpił okres małej epoki lodowcowej, który zbiegł się z minimum aktywności słonecznej. W okresie tym wystąpiły dwa minima Maundera (w latach 1645-1730) oraz minimum Daltona, które miało miejsce w latach 1790-1830. Co prawda naukowcy twierdzą, że na ten cykl nałożyły się inne zjawiska mogące mieć wpływ na klimat, a mianowicie wzmożona aktywność wulkaniczna na Islandii oraz zmiana cyrkulacji termohalinowej w oceanach. Aby odpowiedzieć na postawiony pytanie w sposób wyczerpujący konieczne są dalsze badania naukowe oraz monitoring.
Prognozy pogody kosmicznej
|
|
ZORZA POLARNA
Zorza polarna (Aurora borealis, aurora australis) – zjawisko świetlne obserwowane w górnej atmosferze w pobliżu biegunów magnetycznych planety, które ma silne pole magnetyczne o charakterze dipolowym (dwubiegunowym). Na Ziemi zorze występują na wysokich szerokościach geograficznych, głównie za kołami podbiegunowymi, chociaż w sprzyjających warunkach bywają widoczne nawet w okolicach 50. równoleżnika. Zdarza się, że zorze polarne obserwowane są nawet w krajach śródziemnomorskich. Na półkuli północnej zorza jest określana łacińską nazwą Aurora borealis, a południowa zorza polarna nosi nazwę Aurora australis.
Kiedy i gdzie najlepiej szukać zorzy na północnej półkuli?
Polska jest położona na południe od naturalnego pasa zórz (Norwegia, Islandia, Grenlandia), do wystąpienia tam zorzy polarnej potrzebna jest ekstremalnie silna burza geomagnetyczna (Kp8-9+) – co bardzo rzadko się zdarza. Podczas umiarkowanych i silnych burz geomagnetycznych (Kp6–7), zorze sięgają północnej Islandii lub Wysp Owczych. Takie zorze mogą być u nas bardzo słabo widoczne, ponieważ występują na wysokich szerokościach geograficznych.
Słońce przechodzi cykl magnetyczny, którego czas trwania wynosi średnio 22 lata. Na ten dwudziestodwuletni cykl składają się dwa krótsze okresy, powszechnie znane jako cykle 11-letnie. Cykl magnetyczny Słońca to okres czasu w trakcie którego następuje przebudowa pola magnetycznego Słońca. Jeżeli początkowo północny biegun magnetyczny znajdował się na północnym biegunie Słońca, a południowy biegun magnetyczny na biegunie południowym Słońca to po przebudowie następuje zmiana biegunowości. Przebiegunowanie następuje zawsze w szczycie cyklu. Przed przebiegunowaniem następuje osłabienie pola magnetycznego, aż do jego zaniku, po czym wewnętrzne dynamo magnetyczne Słońca odtwarza pole magnetyczne, ale z przeciwną biegunowością. Na podstawie analizy pomiarów aktywności Słońca wynika, że pojedynczy cykl (pół cykl magnetyczny) może trwać od 7 do 17 lat.
Zdjęcia zórz a ich obserwacje gołym okiem
Zorze polarne (ang. Northern Lights) mogą dać piękny pokaz świateł nawet w Szkocji czy Północnej Anglii/Irlandii (o ile niebo jest czyste). Odległość od pasa zórz, zakłóconego dodatkowo przez zanieczyszczenie światłem lub zmierzch, oznacza, że mogą wystąpić trudności z wyraźnym dostrzeżeniem tego zjawiska, jako że jest ono znacznie jaśniejsze na zdjęciach niż widziane gołym okiem.
Zdjęcia zórz mogą wydawać się mało reprezentatywne w stosunku do tego, co widać gołym okiem z racji samej techniki wykonywania zdjęć. Przyczyna tego jest taka, że fotografujący używają tego samego sprzętu do robienia zdjęć obiektów oświetlonych światłem dziennym co do zórz czy Drogi Mlecznej (a więc obiektów ledwie widocznych przez człowieka).
To oznacza zazwyczaj użycie statywu i długiej ekspozycji – rzędu minut. Pomaga to doświetlić zdjęcie. Dodatkowo, powolny ruch zorzy po niebie umożliwia pewną nadmiarowość w kolorze i osiągnięcie efektu rozmytych smug, na których zorza jest zielona czy czerwona wzdłuż północnego horyzontu.
Wskazówki w celu ujrzenia zorzy:
– Jasna, bezchmurna noc,
– Ciemne miejsce bez zanieczyszczenia światłem,
– Skierowanie wzroku w stronę północnego horyzontu,
– Zachowaj ostrożność, gdyż aktywność geomagnetyczna może zakłócić nawigację satelitarną (GNSS)
Monitoring korony słonecznej
 |
 |
Zdjęcie lewe przedstawia aktualny obraz Słońca w świetle widzialnym (odpowiada to temperaturze 4500-6000 K). Dane pochodzą z kosmicznego Obserwatorium Dynamiki Słońca (Solar Dynamics Observatory, SDO, i zostały wykonane przy pomocy urządzenia HMI (Helioseismic and Magnetic Imager). Widoczna na obrazach warstwa słońca nazywa się fotosferą i to właśnie ją widzimy na co dzień. Obserwując tarczę Słońca w świetle widzialnym można zauważyć również efekt pociemnienia brzegowego. Ze względu na to, że patrząc na środek Słońca widzimy głębsze i gorętsze warstwy fotosfery, obserwowane obszary wydają się jaśniejsze. Patrząc na brzeg tarczy słonecznej spoglądamy jedynie na zewnętrzne, chłodniejsze warstwy, które wydają się być ciemniejsze. Widoczne ciemne punkty to tak zwane plamy słoneczne. Są to regiony fotosfery o nieco niższej, choć wciąż bardzo wysokiej temperaturze, za to o zdecydowanie silniejszym polu magnetycznym. Wyglądają one na czarne, przez kontrast temperatur plam i otaczającej je gorącej fotosfery. Plamy często dobierają się w pary o przeciwnej biegunowości lub tworzą większe grupy. Zdjęcie dolne (magnetogram) przedstawia rozkład pola magnetycznego na Słońcu. Regiony zabarwione na biało to regiony „północne” (poruszające się do obserwatora), zaś te na czarno to regiony „południowe” (poruszają się od obserwatora). Ilość plam na słońcu świadczy o aktywności naszej gwiazdy: im więcej plam, tym większa aktywność. W ciągu jedenastoletniego cyklu słonecznego, plamy pojawiają się początkowo bliżej biegunów, aby z czasem, wraz z rozwojem cyklu, pojawiać się coraz bliżej równika.
Materiały dodatkowe z #AkademiaCMM:
Pole magnetyczne Ziemi i zjawiska zorzowe
Starożytna wersja pogody kosmicznej
Pogoda kosmiczna i jej znaczenie dla ziemskiego ekosystemu
Zaawansowane metody obserwacji pogody kosmicznej
Strona została opracowana przez zespół w składzie: Figurski M. (Kierownik projektu), Duniec G, Grzelczyk M., Kolonko M., Przyłuski R., Nykiel G., Gruszczyńska M., Droździoł R., Wieczorek J..