User:Rusher

From Wikimedia Commons, the free media repository
Jump to navigation Jump to search
Polární záře

Polární záře, jinak též Aurora Borealis, Aurora Polaris či Aurora Australis, je přírodní úkaz, vyskytující se u severního zemského magnetického pólu(Aurora Borealis) je pojmenována podle římského boha úsvitu – Aurora a podle řeckého názvu pro severní vítr – Boreas. A jižního (Aurora Australis) zemského magnetického pólu. Australis je latinské slovo pro výraz „jižní“. Vzniká v oblastech okolo 23º níže pod severním a 23 ° výše nad jižním magnetickým pólem. Polární záře vzniká interakcí nabitých částic ze slunečního větru s plyny v horních vrstvách zemské atmosféry. Nabitá částice předá energii atomu plynu, do kterého narazí, a ten následně získanou energii vyzáří.


Druhy polárních záři[edit]

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

Polární záře dělime podle 3 základních kriterií :

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

1.První klasifikace je z hlediska intenzity. Polárních záři se dělí do 4 skupin v rozmezí I až IV.Stupnici 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), nabývá hodnot I až IV.


Seaton-Huntenova klasifikace
IBC Intenzita (R) Ekvivalentní zdroj
I 103 Mléčná dráha
II 104 Cirry osvětlené Měsícem
III 105 Kumuly osvětlené Měsícem
IV 106 Měsíc v úplňku


2. Druhá klasifikace je z hlesika pozorovaného tvaru. Stupnicě byla sestavena Valancem a Jonesm v roce 1974.A rozdělili ji do devíti základních skupin.


Valance-Jonesova klasifikace
Tvar Anglický název Popis
HA Homogeneous Arc Homogenní oblouk. Útvar bez struktury ve výšce, směru a intenzitě.
HB Homogeneous Band Homogenní pás. Jako HA, proměnný v podélném směru.
RA Rays Arc Paprskový oblouk. Jako HA, intenzita má svislou paprskovou strukturu.
RB Rays Band Paprskový pás. Jako RA, intenzita má svislou paprskovou strukturu.
DS Diffuse Surface Difúzní povrch. Nepravidelná stejnoměrně svítící oblast.
PS Pulsating Surface Pulsující povrch. Jako DS, ale intenzita se mění řádově v sekundách.
PA Pulsating Arc Pulsující oblouk. Jako HA, ale intenzita se mění řádově v sekundách.
C Corona Koróna. Soustava paprsků podél magnetického pole.
F Flaming Plápolání. Útvary proměnné intenzity pohybující se k zenitu.


3. 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).


Kp index
Kp index Spodní hranice
geomanetické šířky		 Index NOAA Spodní hranice
geomanetické šířky
0 66,5 1 67,5
1 64,5 2 66,5
2 62,4 3 65,6
3 60,4 4 63,9
4 58,3 5 62,5
5 56,3 6 60,7
6 54,2 7 58,6
7 52,2 8 56,7
8 50,1 9 54,6
9 48,1 10 51,0

[1]


Mikroskopické procesy: [edit]

Magnetosféra

Přímá excitace. Elektrony zachycené v magnetosféře se sráží s atomy a molekulami atmosféry a excitují je na vybuzené hladiny: X + e —> X * + e. Při následné deexcitaci je vyzářeno světlo charakteristické vlnové délky: X * —> X + . V hustších vrstvách atmosféry není na deexcitaci zářením dostatek času. Nadbytečná energie je předána při srážkách mnoha dalším atomům a molekulám v atmosféře. Proto se vyskytují polární záře ve výškách nad 70 km, kde je čas k deexcitaci zářením.

Nepřímé excitace. Existuje celá řada nepřímých excitačních procesů souvisících se srážkami. Jako příklad uveďme zachycení magnetosférického elektronu ionizovanou molekulou kyslíku. Ta se v důsledku srážky rozštěpí na atomární kyslík, který bude v excitovaném stavu: O2+ + e —> O* + O. Následně bude excitovaný kyslík deexcitovat za vzniku záření: O * —> O + .

Kolize s protony. V důsledku srážky s protonem může dojít například k ionizaci vodíku (ztratí svůj elektron), k ionizaci molekuly či k štěpení molekuly. Polární záře způsobené protony jsou nevýrazné (typ I) a zpravidla bez struktury (HA, DS).[2]

Tyto procesy jsou doslova zodpovědné za světelné efekty doprovázející polární záře.


Barvy polárních záři[edit]

Barva polárních září souvisí s momentálním stavem atmosféry a s nadmořskou výškou. Nejtypičtější barva polárních zářích je zelená tento efekt je způsoben spektrální čárou atomárního kyslíku o vlnové délce 557,7 nm(což je vlnová delka na které je lidské oko nejcitlivější).Tato zelená barva vzniká v důsledku přeskokem valenčního elektronu kyslíku z druhé na první energetickou hladinu.Záře zelené se nachází ve výškách od 90 do 150 km nad zemským povrchem. Průměrná doba, po kterou zůstáne atom kyslíku v excitovaném stavu, je v tomto případě asi 0,7 s.

The Aurora Borealis, or Northern Lights, shines above Bear Lake

Druhá netypičtější barva polární záře je červená. Tuto barvu opět způsobuje převážně atomární kyslík.Spektrální čára červené v polárních záři je zhruba 630 nm. Záře této vlnové délky vzniká přeskokem valenčního elektronu kyslíku z první hladiny do základního stavu. Průměrná doba, atom kyslíku v excitovaném stavu, je v tomto případě , až 110 s. Aby nastala tahle situace znamená to že se atom kyslíku s vysokou pravděpodobností s ničím nesrazí v případě, jestliže je plyn(atmosféra) extrémně řídký(á).Z tohohle důvodu se červená záře vyskytuje výše než zelená, a to ve výškách 150–400 km nad zemským povrchem. V nižších vrstvách(70km a níže) je plyn (atmosféra) příliš hustá a atomy excitované vysoko energetickými částicemi slunečního větru by nezářily, neboť by s vysokou 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.

An Aurora australis


Výskyt polárních záři[edit]

Aurora australis (September 11, 2005) as captured by NASA's IMAGE satellite, digitally overlaid onto the Blue Marble composite image.

Bylo zjištěno že se polární záře vyskytují přibližně na 70° stupni a tkz. aurorální ovál být široký až 5° a odehrává 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 napozorovány až tři pětiny z celoročních pozorování. Ovšem v rozmezí léta a nového roku nastává mírný útlum aktivity.Tento utlum je způsoben nepříznivou orientací zemského magnetického pole vůči Slunci.Podle statik bylo nejvíce polárních září pozorováno v oblastech okolo laponského Kilpisjarvi (oblast kde se stýkají hranice Norska, Švédska a Finska).
Výskyt je ovšem možný taky v nižších zeměpisných šířkách. Proto aby byla polární záři viditelná i v české republice musí byt Kp. Index =>9.

Polární záře na jiných planetách[edit]

Jupiter a Saturn mají magnetické pole silnější než Země. Oba mají také velmi výrazné radiační pásy. Polární záře byla pozorována na obou těchto planetách, nejlépe Hubbleovým vesmírným teleskopem.
Tyto polární záře se zdají být způsobené stejným faktorem jako ty na Zemi – slunečním větrem. Například Jupitorovy měsíce, hlavně Io, 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 není schopné záři vytvořit.

Jupiter


Polární záře nad naším územím v historii[edit]

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 Halley.[3]

Reference[edit]

  1. ↑ Template:Citace webu
  2. ↑ Template:Citace webu
  3. ↑ Template:Citace webu

Externí odkazy[edit]

Retrieved from "https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=User:Rusher&oldid=9001144"