Skąd się biorą czarne zorze?

Większości z nas zorza polarna kojarzy się z efektownym, świetlistym obiektem na niebie. Przeważnie jest on zielonkawy, chociaż bywa też czerwony, purpurowy… ale nigdy czarny. Skąd zatem biorą się czarne zorze – i czy przypadkiem nie są po prostu dziurami w tych zielonych? Zobaczmy, co na ten temat mówią fizycy.

Jak wygląda czarna zorza?

Jej dostrzeżenie z pewnością jest nieco trudniejsze, niż tej „zwyczajnej”, chociażby z uwagi na fakt, że na nocnym niebie czarny kolor jest mało wyraźny. Niemniej jednak takie zjawiska naprawdę istnieją, a na dodatek mogą przyjmować rozmaite kształty, począwszy od nieregularnej plamy, poprzez smugę, aż po pierścień.

Czarna zorza nie jest zatem „przerwą” w tej zwyczajnej. Jest samodzielnym bytem, a chociaż do dzisiaj trwają badania mające w pełni wyjaśnić jego naturę, wygląda na to, że naukowcy już wiedzą, skąd się bierze czarna zorza i jak powstaje.

Satelita prawdę ci powie

Najważniejszym krokiem na drodze do rozwiązania tajemnicy czarnych zórz polarnych okazały się dane uzyskane za pomocą czterech krążących wokół Ziemi satelitów Cluster. Należą one do Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA, a pierwszy raz, kiedy udało im się przelecieć nad czarną zorzą polarną, miał miejsce w 2001 roku.

Czujniki odnotowały wówczas silne dodatnie pole elektryczne, które zatrzymywało, a wręcz cofało ruch elektronów wywołujących zwykłe zorze. Dzięki temu można więc było wysnuć wniosek, że czarne zorze to tak naprawdę są… antyzorze. I nie chodzi tu jedynie o kolor.

Skąd się biorą zorze?

Aby zrozumieć, na czym polega ten fenomen, musimy zrobić małą powtórkę z fizyki. Wskutek burz na Słońcu wyrzucane są duże ilości ujemnie naładowanych cząstek, znanych jako wiatr słoneczny. Pędzą one w naszym kierunku, ale w pewnym momencie natrafiają na ziemską atmosferę i magnetosferę, pobudzając obecny tam wodór i azot, co obserwujemy jako świecenie. 

W przypadku antyzorzy kierunek jest przeciwny: ujemnie naładowane cząstki oddalają się od powierzchni Ziemi, zamiast się do niej przybliżać. Można powiedzieć, że są wręcz wysysane, a ich ruch następuje wzdłuż utartego szlaku, czyli zgodnie z przebiegiem linii pola magnetycznego. Takie antyzorze mogą mieć wysokość nawet 20 tys. kilometrów i utrzymywać się przez kilka minut.

Anty-antyzorza

Jeśli komuś wydaje się, że wyjaśnienie powstawania zorzy i antyzorzy jest w gruncie rzeczy całkiem proste i uczeni mogą zamknąć temat, spieszymy z wyjaśnieniami, że istnieje jeszcze trzecia opcja: anty czarna zorza, czyli anty-antyzorza Są to niewielkie strefy jasnego światła w obrębie czarnych zórz. Na dodatek nie występują wszędzie – spotyka się je w około 10 procentach przypadków. 

Świetliste smugi w obrębie czarnej zorzy poruszają się zgodnie z jej liniami, ale… mogą zmieniać kierunek, wędrując w górę lub w dół. Wydaje się, że są to ruchy całkowicie przypadkowe. Uczeni twierdzą, że obecność anty-antyzorzy jest niezwykle ciekawy i może doprowadzić nas do lepszego zrozumienia dynamicznych zjawisk, zachodzących w ziemskiej jonosferze.