Polarna svetlost: Dodir Sunca

Prethodnih dana se Sunčeva aktivnost bila pojačala, a sve domaće i strane novine su izvestile o takozvanoj solarnoj oluji. Sunčev vetar koji sa zvezde nosi brze i naelektrisane čestice snažno je udario u Zemlju, a jedini koji su to zaista dobro videli bili su srećnici koji su se zatekli na najnegostoljubivijem od svih mesta na svetu – na krajnjem severu.

Ovde se, naime, na nebu „događaju“ aurore, odnosno severne svetlosti, koje postaju vrlo snažne u periodima pojačane aktivnosti na Sunčevoj kori, što ima veze sa jedanaestogodišnjim ciklusom Sunčevih pega. Naravno, polarna svetlost nije nikakva misterija, ali jeste čarolija u kojoj se fizički dodiruju dva sveta – to je samo ono mesto gde Sunce dodiruje Zemlju.

O čemu je tu reč? Ova zadivljujuća meteorološka pojava potiče od sasvim običnog zračenja atoma kiseonika i azota koji se nalaze na oko 80 km visine u Zemljinoj atmosferi. No, do tog zračenja ne dolazi tek tako, nego zbog sudara sa brzim elektronima na energijama do 15 keV, koji uopšte nisu odavde, već u bujici naelektrisanog Sunčevog vetra stižu čak sa zvezde. Ove čestice sa Sunca bivaju uhvaćene u Zemljino magnetno polje i spuštene na severno nebo gde stvaraju prizor kakav je teško iskusiti bilo gde drugde.

Zbog sudara sa njima, atomi kiseonika na nižim nadmorskim visinama emituju zelenu boju (557,7 nm), a oni na višim, braonkastocrvenu (630 nm). Atomi azota emituju pak plavu i crvenu. Ovakvu polarnu svetlost u suštini možete i sami napraviti – dovoljno je da razređeni kiseonik iz kakvog elektronskog topa gađate elektronima koje ste ubrzali naponom od 15.000 volti i pojaviće se zelenkasta severna svetlost. Naravno, ne preporučujemo da zaista pokušate ili bar ne u kućnim uslovima.

Da bi se ova pojava zaista razumela, nije loše da se podsetimo šta se inače dešava u onim slučajevima kad su bilo kakvi atomi pogođeni tako brzim elektronima. Takvi sudari, naime, predaju izvesnu energiju atomu tako da se elektroni koji su zatečeni u elektronskom omotaču elektrona „penju“ na više elektronske nivoe. Oni se potom, prirodno vraćaju u osnovno stanje, a atom „oslobađa“ energiju zračenjem fotona, odnosno svetlosti.

Pogođeni, odnosno pobuđeni atomi, emituju svetlost. Naravno, ne emituju bilo kakvu svetlost, već svetlost tačno određene talasne dužine i što je najvažnije, to ne čine odmah. Atom kiseonika je, na primer, vrlo trom – da bi elektroni „sišli“ u osnovno stanje i emitovali zelenu boju treba mu skoro sekund, a da bi „ispustili“ malo manje energije sa crvenkastom svetlošću, čekaće i do dve minute.

To je prilično dugo u svetu atoma, tako da se kod običnih gasova ova energija najčešće izgubi u gužvi i uzajamnim sudarima atoma. No, ako je gas atoma kiseonika redak kao što je na 80 kilometara od tla, onda je sudara malo i ima vremena da pobuđeni kiseonik „ispusti“ svoje zeleno zračenje. Na većoj visini gas je još ređi, pa se zato ovde češće emituje crvena boja.

Prekrasna zelena zavesa na severnom nebu satkana je od ogromnog broja takvih atoma koje pobuđuju brze čestice pristigle sa Sunca. Ova je pojava poznata od davnina, posebno severnim narodima, a današnji naziv severna svetlost, odnosno aurora borealis dao joj je 1621. godine francuski naučnik Pjer Gasendi (1592–1655), po rimskoj boginji zore, Aurori i grčkom nazivu sa severni vetar, Boreas. Za razliku od severne, južna aurora, odnosno južna svetlost, naziva se aurora australis.

Naučnici obe ove pojave često nazivaju aurora polaris, odnosno polarna svetlost. Ona je izučavana u brojnim kosmičkim i sasvim običnim, zemaljskim, meteorološkim istraživanjima.

Kad se pojača Sunčeva aktivnost kao prethodne nedelje, tada se pojača i Sunčev vetar koji na Zemlju donosi jone, odnosno naelektrisane čestice. Budući da je blizu polova magnetno polje planete zakrivljeno, ono sve ove čestice vodi ka polovima gde se sudaraju sa atomima u vazduhu. Ako se nađete dovoljno severno ili južno, pa imate priliku da je posmatrate, uživajte u tom nežnom, „fizičkom“ dodiru Sunca sa Zemljom.