Polární záře

Rozbalit box

Obsah boxu

Polární záře je souhrnný název pro fascinující světelné úkazy, které se odehrávají ve vysokých vrstvách atmosféry Země a dalších planet s magnetickým polem a atmosférou. Tento jev je výsledkem komplexní interakce mezi nabitými částicemi pocházejícími ze Slunce (tzv. sluneční vítr) a magnetosférou planety. Na severní polokouli je známá jako Aurora Borealis a na jižní polokouli jako Aurora Australis. Polární záře se projevuje jako tančící, mihotavé pruhy, oblouky, závěsy nebo závoje světla, nejčastěji v zelených, ale i červených, modrých, fialových, růžových a žlutých odstínech.

⏳ Historie a mytologie

Fascinující polární záře odpradávna podněcovala lidskou fantazii a stala se součástí mnoha mýtů a legend napříč kulturami.

Římská a řecká mytologie: Název "Aurora" pochází z jména římské bohyně úsvitu, která je ekvivalentem řecké Éós. Slovo "Boreas" označuje řeckého boha severního větru a "Australis" má původ v římské personifikaci jižního větru Auster. První použití termínu "Aurora Borealis" je připisováno Galileu Galileovi, ačkoli je zmiňován i Pierre Gassendi.
Severská mytologie: Vikingové věřili, že polární záře jsou odrazy světla od štítů bojovnic Valkýr, které se prohánějí po noční obloze na cestě do bájné Valhally. Jiné pověsti hovořily o dechu Thora a jeho beranů nebo o zlobících se bozích.
Inuité: Pro Inuity v Grónsku a na Aljašce měla polární záře speciální význam. Věřili, že světla pocházejí z říše mrtvých a že rychle se měnící barvy znamenají pokusy zemřelých přátel komunikovat s živými.
Středověká Evropa: Ve středověké Evropě byly polární záře, podobně jako komety, často považovány za zlověstné předzvěsti blížících se válek, morových epidemií nebo jiných katastrof.

🔬 Vznik a fyzikální principy

Polární záře je komplexní přírodní jev, jehož základem je interakce mezi Sluncem a Zemí.

Sluneční vítr a magnetosféra

Za vznikem polární záře stojí sluneční vítr, což je proud nabitých částic (především elektronů a protonů) vyvrhovaných ze svrchní vrstvy sluneční atmosféry, tzv. koróny. Tyto částice jsou urychlovány při slunečních erupcích nebo výronech koronální hmoty a putují vesmírem směrem k Zemi. Země je chráněna svým magnetickým polem, které funguje jako štít a odklání většinu těchto nabitých částic. V blízkosti magnetických pólů Země je však magnetické pole nejsilnější a částice slunečního větru mohou proniknout do atmosféry podél magnetických siločar.

Interakce s atmosférou

Když nabité částice ze Slunce proniknou do horních vrstev zemské atmosféry (nejčastěji ve výškách od 90 do 300 km, výjimečně až do 1000 km), srazí se s atomy a molekulami plynů přítomných v atmosféře, jako je kyslík a dusík. Tyto srážky dodávají atomům a molekulám energii, což je excituje. Při návratu do původního, méně energetického stavu uvolňují přebytečnou energii ve formě fotonů, tedy světla. Právě toto vyzařované světlo vytváří viditelnou polární záři.

🌈 Barvy a tvary polární záře

Barva polární záře závisí na několika faktorech:

Typ interagujícího atomu nebo molekuly: Různé plyny v atmosféře vyzařují světlo o specifických vlnových délkách (barvách).

   *   Zelená: Nejčastější barva, vzniká interakcí s kyslíkem ve výškách 100–250 km.
   *   Červená: Vzniká také srážkami s kyslíkem, ale ve vyšších vrstvách atmosféry, nad 200–250 km. Může být pozorovatelná i ve středních zeměpisných šířkách.
   *   Modrá a fialová: Jsou spojeny s interakcí s dusíkem. Modrá se objevuje níže, fialová ve vyšších vrstvách.
   *   Růžová a žlutá: Vznikají prolínáním a kombinací ostatních barev.

Výška výskytu: Hustota atmosféry se mění s výškou, což ovlivňuje typy srážek a výsledné barvy.

Polární záře se může projevovat v různých tvarech a strukturách, jako jsou světélkující pruhy, oblouky, závěsy, závoje nebo paprsky. Někdy může záře vytvářet i vzácný tvar "korony", kdy se paprsky rozbíhají ze středu všemi směry. Vědci také zaznamenali „podivnou“ polární záři nazvanou „Steve“, která má jasně ohraničenou purpurovou linii se zelenou pohyblivou strukturou uvnitř a vyskytuje se v mnohem jižnějších šířkách než běžná polární záře.

🌍 Výskyt a pozorování

Polární záře na Zemi

Polární záře jsou nejčastěji pozorovatelné v tzv. aurorálních oválech, které se nacházejí kolem magnetických pólů Země, přibližně mezi 60° a 72° severní a jižní šířky.

Nejlepší místa pro pozorování severní polární záře (Aurora Borealis):

Norsko (např. Tromsø, Lofoty, Alta, Špicberky)
Finsko (např. Laponsko, Rovaniemi, Kakslauttanen)
Švédsko (např. Abisko, Laponsko)
Island
Grónsko
Kanada (např. Yellowknife)
Aljaška, USA (např. Fairbanks)
Rusko (např. Sibiř)

Nejlepší místa pro pozorování jižní polární záře (Aurora Australis):

Antarktida
Nový Zéland (zejména Jižní ostrov, oblast Catlins)
Austrálie (jižní část Tasmánie)
Chile a Argentina (např. Ushuaia, Isla Grande de Tierra del Fuego)

Podmínky pro úspěšné pozorování:

Tma: Polární záře je viditelná pouze za naprosté tmy, daleko od světelného znečištění měst.
Jasná obloha: Bezoblačná obloha je klíčová, aby mraky nezakrývaly výhled.
Roční období: Nejlepší podmínky panují v polárních oblastech v období zimy, kdy jsou noci nejdelší. Obvykle je to od září do března na severní polokouli.
Denní doba: Optimální doba je zhruba od 22:00 do 01:00 UTC, kdy je polární záře nejjasnější.
Sluneční aktivita: Čím vyšší sluneční aktivita, tím intenzivnější může být polární záře.

Polární záře v České republice: Ve středních zeměpisných šířkách, včetně České republiky, se polární záře vyskytuje jen výjimečně, obvykle při silných geomagnetických bouřích. Například v květnu 2024 bylo Česko svědkem jedné z nejsilnějších polárních září za desítky let, která byla viditelná i pouhým okem z Prahy. Podobné silné bouře nastaly také v letech 1989 a 2003.

Polární záře na jiných planetách

Země není jedinou planetou, kde se polární záře vyskytují. Jsou pozorovány na většině planet Sluneční soustavy, které mají atmosféru a magnetické pole, stejně jako na některých měsících a dokonce i na kometách či hnědých trpaslících.

Jupiter: Má obrovské magnetické pole (čtrnáctkrát silnější než Země) a polární záře jsou na něm stokrát jasnější než na Zemi, zářící hlavně v ultrafialovém a rentgenovém světle. Jejich výskyt ovlivňují i pozice největších měsíců planety.
Saturn: Také vykazuje polární záře, které byly pozorovány například sondou Cassini.
Uran a Neptun: U těchto plynných obrů jsou polární záře rovněž pozorovány.
Mars: Přestože má velmi slabou magnetosféru a atmosféru, byly na něm zaznamenány polární záře (tzv. protonové polární záře), které vypadají odlišně od těch pozemských.
Venuše: Překvapivě byly polární záře zaznamenány i na Venuši, která magnetosféru vůbec nemá. Zde nabývají tvaru difuzních skvrn rozesetých po celé noční straně planety.
Exoplanety: Vědci předpokládají existenci polárních září i u planet obíhajících pulzary.

🔭 Predikce a aktuální aktivita

Slunce prochází přibližně 11letým cyklem aktivity, během kterého se mění četnost a intenzita slunečních skvrn, erupcí a protuberancí. Současný sluneční cyklus (číslo 25) by měl dosáhnout svého maxima kolem roku 2025, což znamená zvýšenou šanci na spektakulární polární záře. Pro předpověď polární záře se používá tzv. Kp index, který vyjadřuje intenzitu geomagnetické bouře na stupnici 0–9. Vyšší hodnoty Kp indexu znamenají silnější a jižněji viditelné polární záře. Krátkodobé předpovědi na jednu až tři hodiny jsou poměrně spolehlivé, zatímco dlouhodobé předpovědi na jeden až tři dny jsou méně jisté. Existují mobilní aplikace a online mapy, které pomáhají sledovat aktuální aktivitu a předpovídat výskyt polární záře.

💡 Pro laiky: Co je to polární záře?

Představte si Slunce jako obrovskou továrnu na částice. Neustále z něj proudí malinké, elektricky nabité částečky, kterým říkáme sluneční vítr. Naše Země má kolem sebe neviditelný štít, který ji chrání – magnetické pole. Když se tyto částice ze Slunce přiblíží k Zemi, náš magnetický štít je odkloní pryč. Ale u pólů (severního a jižního) je tento štít slabší a částice se tam mohou dostat dovnitř.

Když se pak tyto rychlé částice srazí s plyny v naší atmosféře (jako je kyslík nebo dusík), dodají jim energii. Je to jako když udeříte do zvonku – ten začne znít. A tady plyny místo zvuku začnou svítit! Každý plyn svítí jinou barvou. Kyslík nejčastěji zeleně, ale ve větších výškách červeně. Dusík zase modře nebo fialově. A protože se tyto částice neustále pohybují, světlo na obloze tančí a vytváří nádherné, měnící se obrazce, které známe jako polární záře. Je to jako obrovské světelné divadlo vysoko nad námi, režírované Sluncem a naší Zemí!

Zajímavosti a rekordy

Zvuky polární záře: Přestože se polární záře odehrává ve vysokých výškách, někteří lidé tvrdí, že slyší jemné zvuky doprovázející tento jev, jako je praskání nebo syčení. Vědecky to však není zcela objasněno.
Rychlost částic: Částice slunečního větru se k Zemi dostávají rychlostí stovek kilometrů za sekundu.
Tvary a struktury: Kromě běžných oblouků a závěsů se mohou objevit i vzácné formy jako "korona" nebo "Steve", což svědčí o složitosti a rozmanitosti jevu.
Extrémní geomagnetické bouře: V roce 1859 došlo k tzv. Carringtonově události, nejsilnější zaznamenané geomagnetické bouři, která způsobila polární záře viditelné i v tropech a vyvolala poruchy telegrafních systémů. Nedávná bouře v květnu 2024 byla nejsilnější za posledních 20 let a umožnila pozorování polární záře i na Kanárských ostrovech.

Související jevy