Kiedy chcemy podziwiać i fotografować zorzę polarną, powinniśmy wziąć pod uwagę kilka podstawowych faktów. Aby ujrzeć efektowną zorzę polarną musi ona przede wszystkim zaistnieć.
Jednym zdaniem można zdefiniować, że Zorza Polarna jest światłem powstałym w wyniku kolizji cząstek emitowanych ze słońca z atomami tlenu i azotu w jonosferze w pobliżu biegunów magnetycznych Ziemi. Eksplozje (jak Coronal Mass Ejection, CME) na Słońcu wyrzucają w rozmaitych kierunkach potężne - i niezwykle gorące, ponad 1 milion stopni Celsjusza - strumienie naładowanych cząstek, m. in. protony oraz elektrony. Ten “wiatr słoneczny” posiada zazwyczaj prędkość 300 km/sek. i gęstość 5-6 protonów/cm3, ale podczas silnego rozbłysku przyspiesza do 500 a nawet 1000 km/sekundę. Z nie tak odległej przeszłości wiemy, że w nocy 13/14 marca 1989 roku prędkość wiatru słonecznego osiągnęła rekordową wartość 4000 km/sek. (10 mln. mil/godz.), tworząc nieprawdopodobnie wielką i piękną zorzę polarną ale, przy okazji... wyłączając prąd elektryczny np. w całej kanadyjskiej prowincji Quebec!
Niektóre miejsca słonecznych wybuchów możemy czasami dostrzec jako “ciemne plamy”, dobrze widoczne przez lornetkę, kiedy Słonce zostanie przygaszone chmurami lub gęstą mgłą. Część wiatru słonecznego dociera w okolice Ziemi, gdzie pole magnetyczne naszej planety odchyla tory lotu i kieruje cząstki w stronę biegunów. Linie pola magnetycznego zbiegają się wokół obu biegunów magnetycznych nie punktowo, jak w szkolnym przykładzie magnesu, lecz w postaci owalnej tulei ze środkiem (na półkuli północnej) położonym mniej więcej 1300 km na południe od bieguna geograficznego, czyli na pograniczu Grenlandii i północnej Kanady. Ta “tuleja”, czy też “korona” położona na atmosferze, jest zazwyczaj szeroka na 1600 km i przebiega ponad północną Alaską, centralną Kanadą, Grenlandią, Islandią, poniżej Spitzbergenu, tuż powyżej Norwegii i ponad Syberią. W wymienionych regionach, podczas bezchmurnych, długich i ciemnych nocy można obecnie na 90% ujrzeć zorzę polarną, jako efekt uderzania wiatru słonecznego w atomy gazów w jonosferze (rozrzedzonej, wysokiej części ziemskiej atmosfery). W wyniku uderzeń cząstek ze Słońca w elektrony atmosfery następuje wzbudzenie atomów i świecenie zorzowe, jarzenie (jak w pospolitej neonowce), którego kolor zależy od rodzaju gazu.
Wyjaśnienie genezy zorzy zawdzięczamy norweskiemu uczonemu imieniem Kristian Olaf Bernhard Birkeland, który po polarnych ekspedycjach 1899/1900 oraz 1902/1904 błyskotliwie skojarzył poszczególne elementy tej wielkiej zagadki, znane właściwie już w XIX wieku. Warto, przy okazji, zapoznać się z wyjątkowo ciekawymi detalami jego życia i pracy na stronie: http://en.wikipedia.org/wiki/Kristian_Birkeland. Inny norweski fizyk i matematyk, Carl Stormer, na podstawie ponad 12 tysięcy pomiarów wykonanych w wielu polarnych stacjach w latach 1909 -1944 zmierzył wysokość na jakiej tworzy się zorza polarna; od 100 do 300 a czasami nawet do 1000 kilometrów ponad poziomem morza. Jej dolna krawędź, na 100 km, jest zazwyczaj równa i ostra, podczas gdy górna granica wydaje się rozmywać w przestrzeni. Wyjątkowo silne eksplozje słoneczne powodują, że owal zorzy polarnej ulega rozszerzeniu, sięgając daleko na południe od regionów subarktycznych, nawet do San Francisco, Meksyku i krajów śródziemnomorskich w Europie. W nocy 8/9 listopada 1991 roku widać było rozległą zorzę w Teksasie i Key West na Florydzie (30 równoleżnik). Nad Paryżem widać zorzę polarną kilka razy w roku, nad Rzymem, średnio raz na 3 lata. Aurora była też obserwowana w Grecji! Właśnie w Helladzie opisał ją Arystoteles konkludując, że są to ziemskie opary ulegające zapłonowi podczas unoszenia. Starożytne ludy, zwłaszcza zamieszkujące regiony arktyczne, posiadały swoje własne, bardzo oryginalne wyjaśnienia powstawania aurory.
Według Eskimosów z Grenlandii aurora to dusze dzieci zmarłych podczas narodzin. Eskimosi ze wschodniej Kanady byli przekonani, że zorza jest światłem latarni dobrych duszków, które duchom zmarłych oświetlają zawiłą drogę do zaświatów. Według Inuitów z północnej Kanady aurora jest światłem szczęśliwych dusz grających... w piłkę?! Według Skandynawów zorza reprezentuje tańczące dusze pięknych, niedawno zmarłych kobiet. Indianie Eyak i Tlingit z amerykańskich wybrzeży Pacyfiku wierzą, że aurora zwiastuje nieszczęścia i wojny, podobnie zresztą jak niektórzy Europejczycy, bardziej oddaleni od Arktyki. W skrócie; ludy Północy uznawały zorzę polarną za coś dobrego i godnego szacunku, podczas gdy mieszkańcy Europy Centralnej i terenów dzisiejszych Stanow Zjednoczonych raczej obawiali się tego znacznie rzadziej oglądanego przez nich zjawiska.
Od czasow Arystotelesa upłynęło 2 tysiące lat zanim uczeni zaczęli rozpoznawać poszczególne elementy powstawania zorzy. W XVII wieku francuski badacz Pierre Gassendi stworzył dla zorzy polarnej łaciński termin “aurora” ku czci Jutrzenki, rzymskiej bogini świtu, kojarząc barwy zorzy z pięknymi barwami nieba o poranku. Gassendi, wraz z Galileuszem był nawiasem mówiąc świadkiem wspaniałej zorzy polarnej nad Italią podczas nocy 12/13 września 1621 roku!
W tychże latach William Gilbert wykazał, że planeta Ziemia jest gigantycznym magnesem, a Edmund Halley (ten od słynnej komety) w następnym stuleciu zasugerował, że powstanie zorzy może być związane z magnetosferą, bo widoczna jest ona najczęściej dookoła bieguna! Kolejny francuski naukowiec Jean Jacques d’Ortous de Mairan zauważył (1733) zależność pojawiania się zorzy od pojawiania się... plam na Słońcu, czyli od aktywności słonecznych rozbłysków!
Kapitan James Cook podróżując dookoła świata (1768) jako pierwszy Europejczyk (prawdę powiedziawszy nie on, ale marynarze jego statku) zaobserwował zorzę polarną na południowej półkuli, w rejonach Patagonii, nazywając ją adekwatnie Aurora australis, w odróżnieniu od Aurory borealis (wyraz boreas oznaczał północ w starożytnej Grecji).
W połowie XIX wieku wiadomo już było, że rozrzedzony gaz w tubie świeci, kiedy przepuszcza się przez niego elektrony (jarzeniówka), a przyłożony magnes powoduje odchylenie jarzącego strumienia! Dopiero wzmiankowany Kristian Birkeland połączył w całość powyższe obserwacje wyjaśniając w końcu powstawanie zorzy polarnej.
Fotografowanie zorzy polarnej
Kiedy chcemy podziwiać i fotografować zorzę polarną, powinniśmy wziąć pod uwagę kilka podstawowych faktów. Lokalizacja miejsca obserwacji jest niezwykle istotna. Zdarzają się co prawda przypadki obserwacji aurory w pobliżu Chicago (wrzesień 2012) czy w Polsce (19 marzec 2013), chcąc jednak upewnić się, że zobaczymy zorzę polarną na 99% i wykonamy jej efektowne zdjęcia, powinniśmy udać się w rejon subpolarny, najlepiej w okolice Tromso w Norwegii, Winnipeg lub Whitehorse w Kanadzie ewentualnie do Fairbanks na Alasce. Bladozielona obręcz zorzy widoczna jest prawie zawsze we wspomnianych wyżej miastach. Musimy jednak pamiętać, że od maja do połowy sierpnia trwa tam “arktyczny dzień” i jest po prostu zbyt jasno.
Aby ujrzeć efektowną zorzę polarną musi ona przede wszystkim zaistnieć! To znaczy kilka dni wcześniej na Słońcu musi dojść do wybuchu w naszym kierunku.
Po drugie, nieboskłon musi być na tyle ciemny, aby widoczne były gwiazdy. Po trzecie, nieba nie mogą przysłaniać chmury, gdyż zorza pojawia się znacznie wyżej!
Musimy zdawać sobie sprawę z faktu, że dolna krawędź “obręczy” zorzy wisi na wysokości około 100 kilometrów, i rozciąga się tysiące kilometrów na wschód i na zachód! W miarę nasilania się “słonecznego sztormu” firana zorzy może się powiększyć sięgając tysiąca kilometrów wysokości. Ta firana może się wyginać, fałdować, rozszerzać, rozdzielać, a także intensyfikować i zmieniać kolory.
To fenomenalne zjawisko może trwać od kilku minut do kilku godzin, zależnie od siły słonecznych eksplozji kilka dni wstecz. Kurtyna zorzy może się przesuwać i zawisnąć dokładnie ponad naszymi głowami. Jest to dla szczęściarzy niezwykle efektowny i fotogeniczny moment, kiedy padające prosto w dół, na nas, barwne promienie zorzy zdają się radialnie wybiegać z jednego punktu. Widać wtedy, że długa na tysiące kilometrów świecąca firana posiada szerokość zaledwie 1-2 kilometrów i może składać się z kilku mniej więcej równoległych do siebie powierzchni. Wyjątkowo silna aurora potrafi, poza standardową zielenią, ukazać piękne pomarańczowe, fioletowe i karmazynowe barwy!
Kolory zorzy zależą od rodzaju cząsteczki w którą uderzy “wiatr słoneczny”. Najczęściej spotykana zielona barwa to efekt bombardowania atomów tlenu na niższych wysokościach. Karmazynowy kolor, podziwiany niekiedy w dolnej krawędzi zorzy, powstaje w wyniku jonizacji cząstek tlenu i azotu. Powalające fioletowe i niebieskie barwy tworzą się w wyniku kolizji słonecznych cząstek z atomami azotu znajdującego się wysoko w jonosferze. Takie zjawisko można zaobserwować przeważnie przy współudziale niebieskiego nieba wkrótce po zmierzchu i tuż przed świtem.
Zorza polarna ukazuje najpiękniejsze i najbardziej wyczekiwane barwy wtedy, kiedy jonizowane są atomy tlenu z jonosfery. Niebo pokrywa się wówczas wielką, czerwono-pomarańczową kurtyna. Tego typu zorza skłoniła nie tylko rzymskiego cesarza Tyberiusza do mobilizacji wojsk w celu gaszenia domniemanego pożaru gdzieś na północy ale i angielskiej straży pożarnej, która w 1938 roku była przekonana, że pali się Windsor!
Do poważnej fotografii zorzy musimy się odpowiednio przygotować. Mamy obecnie do dyspozycji dziesiątki świetnych stron internetowych informujących o bieżącej aktywności Słońca (http://spaceweather.com/), aktywności zorzy (http://www.guidetonorthernlights.com/2008/11/15/northern-lighs-forecast-pages-norway-alaska-canada-iceland-yukon/), aktualnej sile wiatru słonecznego (http://www.spaceweatherlive.com/en/help/the-solar-wind), przewidywaniu zorzy (http://www.gi.alaska.edu/AuroraForecast), a nawet możemy na bieżąco obserwować postępy w jasności aurory z komfortu łóżka (http://salmon.nict.go.jp/live/aurora_cam/live_aurora_cam_e.html) po to, aby w odpowiednim momencie wyjść na zewnątrz i podziwiać to fenomenalne zjawisko na żywo! Ta ostatnia strona, stworzona przez japońskiego astronoma przestała działać, miejmy nadzieje że chwilowo.
Trzeba wiedzieć, że Słońce wykazuje 12-letni okres aktywności, którego aktualne maksimum przypadło na jesień 2013 roku. Następne wystąpi więc dopiero w roku Anno Domini 2025.
Kolejna cenna informacja: miejsca słonecznych erupcji (“plamy”) pozostają aktywne przez długi okres czasu, a ponieważ nasza Gwiazda rotuje wokoło własnej osi co 27 dni, przeto oglądając piękną zorzę polarną np. 2 września, możemy z dużą dozą prawdopodobieństwa uznać, że podobne zjawisko powtórzy się 29 września. Co więcej, magnetyczne burze trwają zazwyczaj dłużej niż jedną dobę, dlatego widząc piekną aurorę warto spozierać w Niebo również i w następną noc!
Wiatr słoneczny potrzebuje średnio 2-3 dni aby dotrzeć do Ziemi, a więc obserwując wybuch na Słońcu (np na wspomnianej stronie http://spaceweather.com/, znając jego siłę i prędkość można w miarę dokładnie wyliczyć, kiedy na Ziemi zajaśnieje zorza. Dla ułatwienia rachunku przypomnę, że odległość Ziemi od Słońca wynosi w zaokrągleniu 150 mln kilometrów, a prędkość 400 km/sek. równa się 1 milionowi mil/godzinę.
Poza prędkością wiatru słonecznego warto również brać pod uwagę Interplanetary Magnetic Field, IMF (Detale:http://spaceweather.com/glossary/imf.html albohttp://en.wikipedia.org/wiki/Interplanetary_magnetic_field), który daje przesłanki, czy zorza wystąpi na północ czy na południe od naszego miejsca obserwacji, co ma znaczenie np. przy wyborze pierwszego planu dla fotografii. Wyobraźmy sobie bowiem scenerię gdzie, patrząc w kierunku północnym, na pierwszym planie mamy mieszczące się w kadrze malownicze jeziorko z efektowną górą na drugim planie. Oczekujemy widoku zorzy polarnej obramowującej ów piękny szczyt z kolorowym odbiciem w tafli wody. Bardzo silna zorza może nam w zupełności popsuć plany, jeżeli pojawi się za naszymi plecami, tzn. od południa! "Southward Bz" rokuje takie właśnie wystąpienie zorzy!
Mając już opanowane podstawy teoretyczne przystępujemy do rozwiązań praktycznych. Fotografowanie aurory daje wspaniałe wyniki nie tylko przy zastosowaniu profesjonalnych aparatów, ale również przy DSLR średniej klasy. Istniejący od niedawna na rynku model Canona 5D Mark III jest chyba nie do pobicia przy wysokiej czułości. Ważny jest jasny obiektyw, minimum f2.8, i szeroki kąt widzenia umożliwiający fotografowanie pełnego łuku zorzy. Ponieważ naświetlanie mocnej aurory trwa kilka sekund, absolutnie niezbędny jest solidny statyw i wykorzystanie wężyka spustowego. Osobiście używam czułości ISO 400 dla swojego Nikona D800, ale wspomnianym wyżej Canonem można śmiało wykorzystać ISO 800-1600, co skracając ekspozycję lepiej zarysuje detale! Balans bieli ustawiam na światło dzienne (daylight), manualnie ustawiam ostrość i... cierpliwie czekam na najpiękniejsze widowisko jakie Niebo przygotowało Ziemianom.
Andrzej Kulka
Kategoria: Podróże > Podróże z Andrzejem Kulką
Data publikacji: 2015-12-15
