AuroraWatch UK

Nathan Case, Lancaster University

Przez ostatnie kilka nocy astronomowie amatorzy i łowcy zorzy donosili o zielonej poświacie na brytyjskim niebie. Łatwo mylona z zorzą polarną, czyli północnymi zorzami, obserwacje dotyczyły innego zjawiska zwanego „airglow”.

Airglow to naturalne „świecenie” atmosfery Ziemi. Zdarza się to cały czas i na całej kuli ziemskiej. Istnieją trzy rodzaje poświaty: dzienna, zmierzchowa i nocna. Każdy z nich jest wynikiem oddziaływania światła słonecznego z cząsteczkami w naszej atmosferze, ale mają one swój własny, szczególny sposób powstawania.

Błysk dzienny tworzy się, gdy światło słoneczne uderza w atmosferę w ciągu dnia. Część światła słonecznego jest pochłaniana przez cząsteczki w atmosferze, co daje im nadmiar energii. Stają się one pobudzone. Następnie cząsteczki uwalniają tę energię jako światło, o tej samej lub nieco niższej częstotliwości (barwie) co światło, które pochłonęły. To światło jest znacznie ciemniejsze niż światło dzienne, więc nie możemy go zobaczyć naocznie.

Świecenie zmierzchowe jest zasadniczo takie samo jak dzienne, ale tylko górna część atmosfery jest oświetlona słońcem. Pozostała część atmosfery i obserwator na ziemi znajdują się w ciemności. Tak więc, w przeciwieństwie do blasku dziennego, blask zmierzchowy jest faktycznie widoczny dla nas na ziemi gołym okiem.

Chemiluminescencja

Chemia stojąca za blaskiem nocnym jest inna. Nie ma światła słonecznego świecącego na nocną atmosferę. Zamiast tego, proces zwany „chemiluminescencją” jest odpowiedzialny za świecącą atmosferę.

Światło słoneczne dostarcza energii do atmosfery w ciągu dnia, z której część jest przekazywana cząsteczkom tlenu (np. O₂). Ta dodatkowa energia powoduje, że cząsteczki tlenu rozpadają się na pojedyncze atomy tlenu. Dzieje się to szczególnie na wysokości około 100 km. Tlen atomowy nie jest jednak w stanie łatwo pozbyć się tego nadmiaru energii i dlatego działa jako „magazyn” energii przez kilka godzin.

W końcu tlen atomowy udaje się „zrekombinować”, ponownie tworząc tlen cząsteczkowy. Tlen cząsteczkowy następnie uwalnia energię, ponownie w postaci światła. Powstaje kilka różnych kolorów, w tym „jasna” emisja zielona.

Airglow dostrzeżone na panoramicznym zdjęciu z Bardzo Dużego Teleskopu. Beletsky, CC BY-SA

W rzeczywistości zielona łuna nocna nie jest szczególnie jasna, jest to po prostu najjaśniejsza ze wszystkich emisji łuku nocnego. Zanieczyszczenie światłem i zachmurzone niebo uniemożliwią obserwacje. Jeśli jednak masz szczęście, być może uda Ci się ją dostrzec naocznie lub uchwycić na zdjęciach o długiej ekspozycji.

Nie mylić z zorzą

Zielona emisja nocnej poświaty jest bardzo podobna do słynnej zieleni, którą widzimy w zorzy północnej. Nie jest to zaskakujące, ponieważ jest ona produkowana przez te same cząsteczki tlenu, co zielona zorza. Ale te dwa zjawiska nie są powiązane.

Zorze tworzą się, gdy naładowane cząstki, takie jak elektrony, bombardują atmosferę Ziemi. Te naładowane cząstki, które zaczęły się na Słońcu i zostały przyspieszone w ziemskiej magnetosferze, zderzają się z gazami atmosferycznymi. Przekazują energię, zmuszając gazy do emitowania światła.

Ale nie tylko proces, który za nimi stoi, jest inny. Zorze tworzą się w pierścieniu wokół biegunów magnetycznych (znanym jako owal zorzy), podczas gdy nocna łuna emitowana jest na całym nocnym niebie. Zorze są bardzo ustrukturyzowane (ze względu na pole magnetyczne Ziemi); podczas gdy łuna nocna jest na ogół dość jednolita. Na zasięg zorzy wpływa siła wiatru słonecznego; podczas gdy airglow zdarza się cały czas.

Dlaczego więc ostatnio dostaliśmy wiele obserwacji z Wielkiej Brytanii, a nie przez cały czas? Jasność airglow koreluje z poziomem promieniowania ultrafioletowego (UV) emitowanego przez Słońce – które zmienia się w czasie. Pora roku również wydaje się mieć wpływ na siłę blasku.

Aby zmaksymalizować swoje szanse na dostrzeżenie łuny, należy wykonać zdjęcie z długą ekspozycją na czystym, ciemnym, nocnym niebie. Airglow można dostrzec w każdym kierunku, który jest wolny od zanieczyszczenia światłem, na wysokości około 10⁰-20⁰ nad horyzontem.

Nathan Case, Senior Research Associate w Space and Planetary Physics, Lancaster University

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany na The Conversation. Przeczytaj oryginalny artykuł.