krásy přírody

Polární záře, neboli Aurora Borealis, Aurora Polaris či Aurora Australis, je přírodní úkaz vyskytující se nejčastěji u severního (Aurora Borealis) a jižního (Aurora Australis) zemského magnetického pólu. Je pojmenována podle římského boha úsvitu – Aurora a podle řeckého názvu pro severní vítr – Boreas. Australis je latinské slovo pro výraz „jižní“. Objevuje se v oblastech okolo 75º severní a jižní šířky. Polární záře vzniká interakcí nabitých částic ze slunečního větru s plyny v horních vrstvách zemské atmosféry. Nabité částice předávají energii atomu plynu, do kterého narazí, a ten následně získanou energii vyzáří.

Vznik polárních záři

Slunce produkuje tzv. sluneční vítr, plazmu tvořenou nabitými částicemi (nejčastěji elektronů, ale také protonů i těžších částic). Zemské magnetické pole částice tohoto větru o rychlosti až 1000 km/s vtáhne do horních vrstev atmosféry (přičemž většinu slunečního větru „odkloní“ tu část, která přes ni projde je právě v úzkém kruhovém pásu okolo magnetických pólu), kde konají rotační pohyb podél mag. silokřivek a narážejí na molekuly vzduchu (čímž jsou excitovány – vytrženy z obalů) a díky tomuhle procesu dochází k uvolňování energie ve formě světla. Místo srážky slunečního větru s magnetosférou se nazývá rázová vlna (bow shock). Šířka této překážky je asi 190 000 km. Při tomto jevu dochází k uvolnění až 100.000 MW elektrické energie, což může způsobit rušení rádia, televize a elektrických sítí. V případě situace, že by země ztratila magnetický obal bylo by možné pozorovat polární záři na celém povrchu planety.

• Další klasifikací je tzv. Kp index, který je úměrný změnám geomagnetického pole vůči klidovému stavu a jeho stupnice je desetidílná. Z Kp indexu je odvozen index aktivity NOAA. Oba indexy určují spodní hranici geomagnetické šířky, na které lze polární záři pozorovat. Vzhledem k tomu, že severní magnetický pól je vůči geografickému posunut o 11° směrem k americkému kontinentu
• (nachází se na 78,6° s.š. a 70,1° z.d.), jsou Američané a Kanaďané v pozorování Aurory značně zvýhodněni. Pro Prahu (geomagnetická šířka 45,5°) vyplývá, že k pozorování polární záře musí hodnota indexů dosáhnout maxima(tj. 9).

Dělení polárních září

Polární záře (Aurora Polaris) dělíme na severní (Aurora Borealis) a jižní (Aurora Australis).

Dělíme je podle 3 základních kritérií :

1. Z hlediska intenzity.
2. Z hlediska pozorovaného tvaru.
3. Z hlediska Kp indexu.

• První klasifikace je z hlediska intenzity. Polární záře se dělí do 4 skupin v rozmezí I až IV. Tato stupnice byla zavedená Seaton a Hunten v roce 1954. Jednotkou intenzity je 1 R – rayleigh(106 fotonů dopadajících na 1 cm2 za jednu sekundu). Čimž dostaneme koeficient IBC (International Brightness Coefficient).

• Druhá klasifikace je z hlediska pozorovaného tvaru. Stupnice byla sestavena Valancem a Jonesem v roce 1974, kteří ji rozdělili do devíti základních skupin.

Barvy polárních záři

Barvy polárních záři závisí na výšce v jaké se pol. záře nachází a taky jaký je aktuální stav atmosféry.
Nejtypičtější barva je zelená. Tato barva je způsobena spektrální čarou atomárního kyslíku o vlnové délce 557,7 nm (což je vlnová délka, která je pro lidské oko nejcitlivější). Tato zelená barva vzniká v důsledku přeskoku valenčního elektronu kyslíku z druhé na první energetickou hladinu. Tato zelená záře se nachází ve výškách od 90 do 150 km nad zemským povrchem. Průměrná doba, po kterou zůstane atom kyslíku v excitovaném stavu, je v tomto případě asi 0,7 s.Druhá nejtypičtější barva polární záře je v odstínech červené. Tuto barvu opět způsobuje převážně atomární kyslík. Spektrální čára červené v polární záři je zhruba 630 nm. Záře této vlnové délky vzniká přeskokem valenčního elektronu kyslíku z první hladiny do základního stavu. Přičemž průměrná doba, atomu kyslíku v excitovaném stavu, je v tomto případě až 110 s. Během této doby se atom kyslíku pravděpodobně s ničím nesrazí pouze za předpokladu, že je atmosféra extrémně řídká. V případě, že by se srazil s jiným atomem dříve, ztratil by svoji energii a nestačil by ji vyzářit ve formě světla. Z tohoto důvodu se červená záře vyskytuje výše než zelená, a to ve výškách 150–400 km nad zemským povrchem.
V nižších vrstvách (70 km a níže) je atmosféra příliš hustá a atomy excitované vysokoenergetickými částicemi slunečního větru by nezářily, neboť by s velkou pravděpodobností ztratily energii srážkou s okolními atomy dříve, než by ji stačily vyzářit. Výjimečně se pozorují i žluté polární záře při překrytí červené a zelené oblasti

Výskyt polárních září

Bylo zjištěno, že se polární záře vyskytují přibližně na 70°stupni a tzv. aurorální ovál může být široký až 5° a objevuje se ve výškách od 80 do 130 km nad zemským povrchem.
Nejpravděpodobnější výskyt polárních záři je v období mezi měsíci září - říjen a únor - březen. V této době byly pozorovány až tři pětiny z celoročních pozorování. Ovšem v rozmezí léta a nového roku nastává mírný útlum aktivity. Ten je způsoben nepříznivou orientací zemského magnetického pole vůči Slunci. Podle statistik bylo nejvíce polárních září pozorováno v oblastech okolo laponského Kilpisjarvi (oblast kde se stýkají hranice Norska, Švédska a Finska).
Výskyt je ovšem možný také v nižších zeměpisných šířkách. Proto, aby byla polární záře viditelná i v České republice, musí být Kp. Index =>9.

Polární záře na jiných planetách

Jupiter a Saturn mají magnetické pole silnější než Země. Obě mají také velmi výrazné radiační pásy. Polární záře byla pozorována na obou těchto planetách Hubbleovým vesmírným teleskopem.
Polární záře na těchto planetách se zdají být způsobené stejným faktorem jako ty na Zemi – slunečním větrem. Například Jupiterovy měsíce jsou velmi silné zdroje polárních září. Io, který je vulkanicky aktivní a má ionosféru, je obzvláště silným zdrojem. Jeho proudy v ionosféře také vysílají rádiové vlny, studované od roku 1955.
V poslední době byla polární záře zaznamenána také na Marsu, třebaže se tvrdilo, že nedostatečně silné magnetické pole ji není schopno vytvořit.

Konec 16.století byl poznamenán větší sluneční aktivitou a tou dobou bylo pozorováno také mnoho polárních září nad Evropou. Nejvíce pozorování bylo učiněno v letech okolo roku 1570, o čemž svědčí mnohé historické záznamy. Z Čech pochází například manuskript, který popisuje výskyt polární záře v roce 1571 nad Domažlicemi:
"Ohnivé sloupy byly pozorovány nad Domažlicemi okolo třetí hodiny noční a ohnivý drak se proháněl nad městem od spodní až po horní bránu. Věděl jsem, tak jak se pravilo, že toto zjevení předpovídá vraždy, požáry a jiné katastrofy."
Podobný záznam pochází také z popisu dřevorytu zachycujícího obdobné scenérie 12.ledna 1570 nad Kutnou Horou. Jev byl prezentován jako boží znamení a lidé byli vyzýváni ke kajícnosti a k modlení se k bohu za odpuštění. Teprve začátkem 17.století začal, řekněme viděno dnešním pohledem, seriózní vědecký výzkum tohoto fenoménu. S touto dobou jsou spojená jména jako Johannes Kepler, Galileo Galilei, René Descartes a Edmund Hailey.^[1]