Гоните Северното сияние? Ето какво могат — и не могат — да ви кажат прогнозите

Малко природни явления предизвикват толкова очакване, колкото полярните сияния. Когато прогнозата за сиянията изглежда обещаваща, хора от Аляска до Австралия вдигат поглед към небето с надежда да зърнат зелени, червени и виолетови ленти, трептящи в нощния мрак. Но често, след часове чакане, почти нищо не се случва.

Защо? Въпреки десетилетия научен напредък, предсказването на полярно сияние си остава неточна наука. „Космическото време днес е там, където беше земната метеорология през 60-те години“, казва Винс Ледвина, ловец на сияния, фотограф и докторант в Университета на Аляска във Феърбанкс.

Ето защо прогнозите за сиянията са толкова трудни и как наблюдателите могат да увеличат шансовете си да станат свидетели на това небесно зрелище.

Северното сияние, или Aurora Borealis, е резултат от сложна верижна реакция, която започва от Слънцето. (Същото важи и за неговия южен еквивалент — Aurora Australis.)

„То е видим израз на невидимата, неуловима зона, наречена среда на космическото време, която не само обгръща Земята, но и изпълва цялата Слънчева система“, казва астрономът Том Керс, главен ловец на сияния за норвежката круизна компания Hurtigruten. Затова сияния има и на други планети.

Процесът започва със слънчевия вятър, постоянен поток от заредени частици, излъчвани от Слънцето. Когато този вятър достигне Земята, частиците могат да взаимодействат с магнитосферата ни, насочвайки енергия към полюсите, където се сближават линиите на магнитното поле. Там енергийни частици се сблъскват с атмосферни газове като кислород и азот, освобождавайки светлина в ярки нюанси на зелено, розово, червено и лилаво.

Сиянията винаги се случват в някаква степен, но особено ярките завеси и спирали, които се разливат отвъд полярните области, изискват допълнителен прилив на енергия. Тази мощ често идва от мащабни слънчеви събития: коронални изхвърляния на маса (CME) — огромни експлозии от плазма и магнитни полета, изстрелвани в Космоса. Те са основните виновници за екстремните геомагнитни бури. Слънчевите изригвания, внезапни изблици на радиация, и короналните дупки, които освобождават по-бързи потоци слънчев вятър, допълват картината.

Макар прогнозите за сиянията често да попадат в заглавията, те всъщност са страничен продукт на една далеч по-спешна задача: защитата на земните технологии от въздействието на Слънцето.

Същите слънчеви събития, които озаряват небето, могат да нарушат работата на електропреносни мрежи, да повредят електрониката на сателити, да попречат на GPS и навигационни системи, както и да смутят радиокомуникациите. Прогнозите за космическото време дават на операторите време да защитят жизненоважни системи.

В Центъра за прогнози на космическото време (SWPC), част от NOAA, специалистите наблюдават Слънцето денонощно. С помощта на различни сателити и наземни обсерватории те следят за радиационни слънчеви бури, прекъсвания на радиовълни с висока честота, геомагнитни бури и тъмни петна по Слънцето, наречени слънчеви петна, които често са предвестници на интензивни слънчеви събития.

„Когато има голям брой слънчеви петна, Слънцето преминава през повишено ниво на, казано просто, магнитно напрежение“, обяснява Керс. „В крайна сметка тези възли в магнитното поле се развързват и напрежението се освобождава.“

Това освобождаване на напрежение често предизвиква слънчеви събития като слънчеви изригвания, които от своя страна често са свързани с коронални изхвърляния на маса (CME). Когато настъпи CME, специалистите въвеждат наблюдателните данни в модел, за да създадат прогнози от един до три дни преди възможното въздействие. Прогнозата се уточнява допълнително, когато слънчевият вятър премине покрай сателитите ни, и отново, когато CME достигне Земята. „Използваме магнитометри по целия свят, за да добием представа колко силни са магнитните промени, които биха могли да доведат до геомагнитна буря“, казва Шон Дал, координатор на услугите в SWPC. „Прогнозите ни могат да се променят доста често.“

Представете си, че трябва да прогнозирате буря, която започва на 150 милиона километра от Земята, а разполагате само с няколко камери, за да я проследите. Това е предизвикателството при предсказването на сиянията.

Повечето от сателитите за космическо време са разположени директно по линията на видимост между Слънцето и Земята, което осигурява само плосък, еднопосочен изглед към слънчевите изригвания. Това затруднява преценката за техния реален размер, скорост и посока. „За съжаление, когато изригването е насочено право към нас, не можем да видим неговото удължение и обхват, така че неизбежно има известна доза предположения“, казва Керс.

Дори позициите на сателитите работят срещу прогнозиращите. Повечето сателити за космическо време се намират в точка Лагранж 1 (L1) — зона в Космоса на около 1,6 милиона километра от Земята по посока на Слънцето, където гравитационните сили на Земята и Слънцето се уравновесяват така, че сателитите могат да останат стабилно позиционирани и да наблюдават Слънцето непрекъснато. Най-важните данни стават достъпни едва когато CME достигне тази точка, което дава на прогнозиращите едва 15 до 60 минути предупреждение преди пристигането му. „Нямаме уреди, разположени през няколко милиона километра по посока на Слънцето, които да ни позволят да проследим събитието. Трябва да чакаме, докато CME се приближи достатъчно до Земята“, казва Дал.

Ледвина сравнява прогнозите за сиянията с опит да се предвиди къде ще достигне ураганът в САЩ, използвайки само няколко сателитни изображения, докато бурята все още е край бреговете на Африка. Истинската сигурност идва едва когато шамандура близо до брега отчете бурята. (Океанските шамандури за наблюдение на времето са автоматизирани плаващи станции, оборудвани с датчици, които събират данни за атмосферни и морски условия в реално време.)

И накрая, дори данните от точка L1 да показват, че CME ще удари Земята, това не гарантира зрелищно сияние. Всичко зависи от ориентацията на магнитното му поле. Ако е насочено на север, както земното, може просто да се отблъсне; ако е насочено на юг, може да се „закачи“ и да предизвика буря. „Представете си, че играете с два магнита. Ако се опитате да ги съедините със съвпадащи полюси, те се отблъскват. Ако обърнете единия, се прилепват“, казва Дал.

Когато специалистите издадат предупреждение или медиите заговорят, струва си да следите небето. Но не се фиксирайте върху точния час. Обикновено прозорецът е около 14 часа, а CME може да достигне по-рано, по-късно или изобщо да не удари.

Не се доверявайте сляпо и на картите за наблюдение. Подбурите, кратки експлозии от магнитна енергия с продължителност от 5 до 30 минути, могат да изстрелят светлинни стълбове на километри височина.

Най-сигурният начин да увеличите шансовете си да видите сияние е да се научите да разчитате данните в реално време, предоставени от SWPC на техния сайт или чрез приложения като SpaceWeatherLive. Следете за рязко увеличение на скоростта и плътността на слънчевия вятър, както и на Bt — силата на междупланетното магнитно поле (IMF). Особено важен е отрицателният компонент Bz, който показва благоприятна ориентация за сияние. Можете да наблюдавате и магнитометрите GOES на SWPC — рязко издигаща се линия често съответства на енергийното освобождаване при подбуря.

Преди всичко, бъдете търпеливи. „В сложността на сиянието може би се крие и неговата красота. То е толкова непредсказуемо“, казва Керс. „Просто излезте навън.“