Autor: dr Rastislav Stojsavljević
Priča o polarnoj svetlosti počinje na nama najbližoj zvezdi. Onoj kojoj dugujemo život. Sunce je zvezda srednjeg sjaja i srednje starosti. Pravljenjem energije u svom jezgru podseća na ogromnu nuklearnu elektranu. U ovom jezgru temperature dostižu nekoliko miliona stepeni Celzijusa. Pritisak je toliko veliki da se molekuli vodonika pretvaraju u drugi hemijski element, helijum. Ova nuklearna reakcija izaziva energiju koja se kreće iz jezgra Sunca ka njegovoj površini. Na površini naše zvezde obrazuje se magnetno polje. Ova energija se manifestuje u vidu naelektrisanog gasa koji se naziva plazma. Na mestima gde plazma izlazi iz Sunca ka svemiru nastaju čuvene Sunčeve pege. Na ovim površinama se manifestuje nešto niža temperatura nego na ostalim mestima. Prilikom izlaska iz Sunca plazma se savija poput gume i kida. Nekoliko milijardi tona ovog Sunčevog vetra (solarne oluje) može se kroz svemir kretati brzinom do 8 miliona km/h. Za 6 sati stiže do planete Merkur. Za 12 sati ona prolazi pored planete Venere. Za 18 sati solarna oluja stiže i do naše planete. NJenom reakcijom sa Zemljinim magnetnim poljem (koje nastaje okretanjem tečnog metalnog Zemljinog jezgra oko čvrstog) nastaje fenomen koji je poznat kao Polarna svetlost (Aurora polaris).
Veruje se da je termin aurora skovao niko drugi do čuveni astronom i naučnik Galileo Galilej 1619. godine. Ipak, većina naučnika se slaže da je konačno ime ovoj pojavi dao francuski naučnik Pjer Gasendi dve godine kasnije. U rimskoj mitologiji Aurora se zvala boginja svitanja (zore). Boreas je bio grčki naziv za severni vetar (severac).
Polarna svetlost se javlja u polarnim predelima. U arktičkom pojasu naziva se Aurora borealis, dok se u antarktičkim predelima zove Aurora australis. Vidljiva je blizu severnog magnetnog polja na severnom Grenlandu. Takođe, stanovnici norveškog grada Vesteralena česti su svedoci ovog fenomena. U Norveškoj je polarna svetlost vidljiva i oko grada Tromza. Švedska Laponija je svedok ovog fenomena svih 365 dana u godini. Polarna svetlost je vidljiva i u ruskoj regiji Murmansk (oko naselja Teriberak). Nekada se ona vidi i nešto južnije, na Islandu (oblast oko glavnog grada Rejkjavika), južnoj Kanadi, Aljasci i severnim delovima Srednjeg Zapada u SAD. Ova čudesna pojava najbolje se vidi u ruralnim predelima koja nisu pogođena svetlosnim zagađenjem. Mesta na severu koja su udaljena od zagađenih industrijskih zona su takođe pogodna mesta za posmatranje Aurore. Najjužniji i najhladniji kontinent Antarktik svakako predstavlja jedno od mesta gde se polarna svetlost redovno pojavljuje (posebno u oblastima Adelijeve i Vilkesove zemlje). Najčešće se pojavljuje u periodu od marta do aprila i od septembra do oktobra. Razlog je nagnutost Zemljine polulopte prema Suncu.
Zemljino magnetno polje se ponaša kao barijera ili štit koji zaštićuje Zemlju od radijacije vrelih solarnih vetrova. Većina čestica ovih solarnih oluja se odbijaju od magnetosfere naše planete ali neke bivaju uhvaćene. Kada su uhvaćeni, magnetno polje ih usmerava ka polarnim oblastima duž svojih linija. S obzirom da je blizu polova magnetno polje zakrivljeno, čestice solarnih vetrova se ovde sudaraju sa atomima gornjih slojeva naše atmosfere. Oblasti zakrivljenja magnetnog polja nalaze se iznad 60o-70o severne i južne geografske širine.
Visoki lukovi koji nastaju reakcijom čestica solarnih vetrova sa atomima vazduha najčešće se nalaze na oko 100 km visine od Zemljine površine. Ova interakcija može i da se produži na više stotina kilometara u magnetosferi. Polarna svetlost može biti dnevna i noćna. Dnevna nastaje kada reakcija čestica solarnog vetra i atmosfere nastaje nad delom Zemljine polulopte koja je osunčana, dok noćna nastaje kada solarna oluja reaguje sa slojevima atmosfere na tamnoj strani Zemlje (koja je okrenuta od Sunca). Naravno, dnevnu Auroru je veoma teško uočiti zbog Sunčeve svetlosti.
Polarna svetlost se manifestuje kao bleda zavesa u mnogo oblika i boja. Najčešće je zelenkaste boje, mada ponekad na svojim krajnjim delovima može biti crvena. Ova crvena boja krvi može se u retkim prilikama (svakih deset godina) protezati duž čitavog luka (zavese) Aurore. Ukoliko za vreme dnevne Aurore Sunčevi zraci pogode vrh luka, ovaj fenomen se manifestuje u plavoj boji.
Čestice solarne oluje koji reaguju su protoni i elektroni. Protoni kao masivniji prenose energiju na elektone koji potom na mestima zakrivljenja magnetnog polja dolaze u dodir sa atmosferskim česticama kiseonika i azota. Na tako velikim visinama kiseonik postoji samo u svom atomskom (O), a ne u molekulskom (O2) stanju. Tako naelektrisani atomi kiseonika se emituju u zelenom i crvenom spektru. Prilikom sudara, ove čestice oslobađaju energiju zračenjem fotona, odnosno svetlosti. Crveni spektar je pojavni oblik kada je do dodira došlo na većim visinama, dok je zeleni spektar čest na uobičajenim visinama za polarnu svetlost (oko 100 km). U ljubičastom spektru polarna svetlost se javlja kada čestice solarne oluje dođu u dodir sa molekulima azota (N2) na visinama koje su niže od 100 km od Zemljine površine. Oblici polarne svetlosti mogu biti lukovi (ako se pruža duž čitavog horizonta), trake ili spirale. Ovi oblici se mogu promeniti u deliću sekunde. Oni se mogu manifestovati više sati. Nasuprot njima pulsirajući oblici polarne svetlosti traju u periodima od najviše 30 sekundi.
Magnetna aktivnost Sunca se menja u intervalima od 11 godina. Za vreme magnetnog maksimuma solarne oluje su češće i veće. Promene u Zemljinom magnetnom polju usled solarnih oluja nazivaju se geomagnetne oluje. One mogu izazvati kvarove na električnoj mreži kao i kvarove na električnim uređajima. Ponekad mogu poremetiti komunikacije sa satelitima i sisteme za navigaciju. Ovakve geomagnetne oluje mogu trajati od nekoliko sati do nekoliko dana.
Ono što zbunjuje naučnike je da li polarna svetlost može da se čuje. Izveštaji o zvukovima polarne svetlosti su do sada bili jako retki da bi ih naučnici prihvatili. Jedna grupa finskih naučnika je 2016. godine tvrdila da je otkrila zvuk Aurore ali ni ovo istraživanje nije pokazalo da li su ovi zvuci bili realni ili samo stvar iluzije. Iako su postojali izveštaji o zvuku Aurore početkom prošlog veka u vidu šuštanja i pucketanja, visine gde se Aurora manifestuje (oko 100 km) su previše daleko od Zemljine površine da bi čovek mogao da ih čuje.
Oko eventualnog zvučnog efekta i danas su podeljena naučna shvatanja. Vodeći naučnik ovog fenomena, Karl Stormer objavio je izveštaj svoje dvojice pomoćnika (Jelstrupa i Tjona) koji su tvrdili da su vibracije Aurore pratili „talasasti zvuci zvižduka“ i „zvuci gorenja trave i pucketanja“. S druge strane, britanski fizičar Oliver Lodž, smatra da bi zvuk Aurore mogao da bude psihološki fenomen zbog lepog izgleda ovog fenomena. NJegovo mišljenje deli i meteorolog DŽordž Simpson. Poznati kanadski astronom Klarens Čant je 1923. godine tvrdio da kretanje polarne svetlosti izaziva promene u Zemljinoj atmosferi. U korelaciji sa objektima na Zemlji, smatrao je ovaj naučnik, ova pojava može proizvesti zvuk. Smatrao je da su oni najčešći na mestima gde nema mnogo građevina, kao što su planinski vrhovi. Tokom 2020. godine naučnici su uhvatili zvuk za koji smatraju da potiče od Aurore na niskim frekvencijama. Prilagodili su ga čujnom spektru ljudskog uha i emitovali preko radija BBC 3.
Drevni narodi koji su živeli širom Kanadskog severa, Grenlanda i Skandinavije imali su legende koje su pokušale da objasne polarnu svetlost, njene oblike i boje. Za mnoge narode polarna svetlost predstavlja duše preminulih. Inuitsko stanovništvo na Grenlandu je verovalo da su to duše dece koja su umrla nedugo posle rođenja. Narodi na kanadskom poluostrvu Labrador su verovali da je polarna svetlost manifestacija baklji koje nose nedavno preminuli tražeći svoj put u zagrobni život. Urođenička plemena na Aljasci u dolini reke Jukon veruju da su oblici i boje Aurore duhovi životinja koji plešu.
U srednjem veku polarna svetlost je bila nagoveštaj i proročanstvo rata ili gladi. Glad u severnim predelima je bila česta, kao i ratovanja nomadskih naroda. Urođeničko pleme Foksi u Viskonsinu u SAD verovali su da polarna svetlost predstavlja duhove njihovih neprijatelja koji su željni osvete.
Fenomen polarne svetlosti se pominje i u Starom zavetu. U Drugoj knjizi Makabejaca pominju se „konjanici koji jurišaju u vazduhu“. Naučnici veruju da je ovo opis Aurore. Mnogo godina kasnije polarnu svetlost je pokušao da objasni čuveni rimski filozof Seneka u svom delu Quastiones naturales. Polarnu svetlost je pokušao da objasni i Aristotel u svom delu Meteorologica. U kasnijim vekovima o fenomenu Aurore pisali su Galilej, Di Brahe, Dekart, Halej i Frenklin.
Da li se polarna svetlost može javiti na drugim planetama u Sunčevom sistemu? Odgovor je jednostavan: Može. I redovno je javlja. Na Marsu se polarna svetlost pojavljuje u vidu dnevne Aurore (polulopta Marsa koja je obasjana Suncem). Iako je Mars odavno izgubio svoje magnetno polje i atmosfera je mnogo razređenija nego na Zemlji, čestice solarne oluje dolaze u dodir sa atomima kiseonika u gornjim slojevima atmosfere. Atomi kiseonika sijaju i stvaraju polarnu svetlost. Jedan od satelita snimio je polarnu svetlost na Marsu koja se manifestovala u zelenom spektru.
S obzirom da Jupiter ima najjače magnetno polje od svih planeta, bilo je za očekivati da se u njegovoj atmosferi manifestuje Aurora. Teleskop Habl snimio je ovaj fenomen na Jupiteru tokom 2016. godine. Ipak, Jupiterova Aurora nije vidljiva ljudskim okom, zbog udaljenosti od Zemlje ali i spektra boja koji prima ljudsko oko. Nasuprot na Zemlji gde su karakteristike severne i južne polarne svetlosti preslikane, na Jupiteru se one različito ponašaju. Solarna oluja na Jupiteru je 100 puta snažnija od one na Zemlji i polarnu svetlost je gotovo nemoguće predvideti. Misija DŽuno pokazala je još jednu zanimljivost. Za razliku od Zemlje, gde elektroni solarne oluje daju energiju atomima kiseonika i azota, na Jupiteru se čestice njegove atmosfere naelektrišu sopstvenom energijom i podignu je na viši energetski nivo.
Zemljinoj polarnoj svetlosti je mnogo sličnija ona koja se javlja na Saturnu. Ipak, sa jednom značajnom razlikom. Dok je spektar boja na Zemlji takav da dominira zelena boja na manjim, a crvena na većim visinama, na Saturnu se crvena boja polarne svetlosti manifestuje kada dođe do dodira na nižim visinama. Na višim visinama dominira ljubičasta boja. Kao i kod Jupitera, polarna svetlost se javlja u spektrima boja koje nisu vidljive ljudskom oku. Objašnjenje ove pojave je jednostavno. Umesto da kao na Zemlji, solarne čestice reaguju sa kiseonikom i azotom, na Saturnu one reaguju sa vodonikom.
Misija Vojadžer 2 snimila je polarnu svetlost na Uranu 1986. godine. Teleskop Habl je ovo i potvrdio. Koliko se do sada zna, postoje minimalne razlike u pojavi Aurore na Uranu i Zemlji. Razlika je u tome što Aurora na Uranu ima mnogo veće dimenzije. S obzirom na nagib ose ove planete, polarna svetlost se javlja pod drugačijim uglom.
Polarna svetlost na Neptunu je slabo proučavana. Ono što se zna je da Neptunovi prstenovi apsorbuju veliku količinu Sunčeve oluje, stoga polarna svetlost nije ni izbliza toliko jaka kao na ostalim planetama.
Danas polarna svetlost ima veliki uticaj i na turizam. Od 1892. godine kada je napravljena prva crno-bela fotografija Aurore i objavljena pet godina kasnije u časopisu The Century, ova pojava ne predstavlja da oduševljava. Strani turisti kada žele da posete Norvešku, prvo što traže na internetu su fjordovi i glečeri. Na drugom mestu je polarna svetlost. U sprovedenoj anketi, preko 20% turista kada poseti Norvešku, ima za jedan od ciljeva da vidi polarnu svetlost. Norveški gradovi Tromzo i Alta uvrstili su polarnu svetlost u svoju turističku promociju. Kako se u XXI veku turistička kretanja budu selila u severne predele (i na Antarktik), sigurno da će Aurora Polaris naći svoje mesto.
Literatura:
Akasofu., S. I. 1979. Aurora Borealis. Alaska Geographic Society. Vol. 6. No. 2. Anchorage. Alaska.
Aspnes, J. D., Merritt, R. P., Spell, B. D. 1989. Geomagnetic disturbances and their effect on electric power systems. IEEE Power Engineering Review 9 (7).
Baskin, K., Fehr, A. 1998. The Northern Lights of Our Sky. Scientific Report No. 7. Aurora Research Insitute. Inuvik. NWT. Canada.
Eather, R. H. 1980. Majestic Lights. American Geophysical Union. Washington D.C.
Houseman, J., Fehr, A. 1996. Listening for Cosmic Rays. Scientific Report No. 5. Aurora Research Insitute. Inuvik. NWT. Canada.
Ostavi komentar