NA DRUŠTVENIM mrežama u nedjelju su osvanule brojne fotografije aurore borealis, koja se ovaj put mogla vidjeti neočekivano daleko na jugu, ne samo u Hrvatskoj i BiH nego i širom Rumunjske.

Auroru je uzrokovala solarna erupcija koja se dogodila nekoliko dana ranije, 3. studenog. Ona je rezultirala koronalnim izbacivanjem mase (CME), koje je, pak, izazvalo povećanu geomagnetsku aktivnost na Zemlji.

"Kriva boja aurore"

Nakon što su snimke polarne svjetlosti postale viralne u medijima i na društvenim mrežama, neki su komentirali da je njihova boja bila kriva, previše crvena, a ne zelena i ljubičasta kakva bi trebala biti. Neki od komentatora, osobito oni skloni teorijama zavjere, pojavu crvene svjetlosti pripisali su eksperimentu poznatom kao HAARP, a neki su je čak protumačili kao loš predznak, najavu ratova i kraja svijeta.

Naravno, takva tumačenja nemaju nikakvih znanstvenih temelja. Aurore koje se vide u našim krajevima gotovo su isključivo crvene, a u ovom tekstu ćemo pokušati pojasniti zašto.

Kako nastaju aurore?

Za početak objasnimo ukratko kako nastaju aurore. Njihovi primarni izvori su Sunčeve erupcije i pridružena izbacivanja Sunčeve koronalne mase. Sunčeva korona je vruća, plinovita vanjska regija Sunčeve atmosfere, temperature preko milijun stupnjeva, prožeta snažnim magnetskim poljima koja se s površine protežu prema gore u petljama koje su uvijene i smaknute konvektivnim miješanjem guste atmosfere ispod njih.

Koronalno izbacivanje mase povezano je sa Sunčevim prominencijama, golemim lukovima koronalnog materijala (slika dolje), koji u nekom trenutku pucaju i napuštaju Sunce putujući brzinama većim od milijun km/sat, a sadrže goleme količine energije. Ovi eruptivni događaji oslobađaju fotone i čestice visoke energije. Čestice se kasnije sudaraju sa Zemljom i njezinim zaštitnim magnetskim poljem, odnosno magnetosferom.

Kada izbačaji koronalne mase kroz par dana stignu do Zemlje kao Sunčev vjetar, pozitivno nabijeni protoni i negativno nabijeni elektroni u njemu ulaze u interakcije sa Zemljinim magnetskim poljima, odnosno magnetosferom, koja ih kanalizira duž silnica magnetskih polja koje se protežu od južnog magnetskog pola prema sjevernom. To je suprotno od onoga što bi netko mogao očekivati jer se kraj igle kompasa koji obično nazivamo sjevernim (a zapravo je magnetski jug) okreće prema sjevernom magnetskom polu Zemlje.

U područjima blizu sjevernog i južnog pola elektroni i protoni sudaraju se velikim brzinama s atomima kisika i dušika u gornjim dijelovima Zemljine atmosfere i pobuđuju ih. To znači da se elektroni u atomima nakratko podižu na više energetske orbitale. Nakon kratkog prebivanja na njima, elektroni padaju nazad na niže orbitale i pritom višak energije primljen u srazovima oslobađaju u obliku svjetlosti koja se naziva aurora. Dakle, konfiguracija Zemljinog magnetskog polja čini da se aurora borealis i australis (sjeverno i južno polarno svjetlo) najlakše vide u polarnim područjima. Međutim, u rijetkim slučajevima intenzivnih solarnih oluja polarna svjetlost može se vidjeti mnogo južnije, gotovo do ekvatora.

Za aurore nisu nužni posebno jaki Sunčevi vjetrovi

Naš stručnjak za Sunce Bojan Vršnak iz opservatorija Hvar Geodetskog fakulteta u Zagrebu kaže da za stvaranje aurora nisu uvijek neophodne posebno jake erupcije.

"Kada se na Suncu dogodi erupcija, na dnevnoj strani Zemlje dolazi do sraza između Sunčevog magnetskog polja koje stiže sa Sunčevim vjetrom i Zemljinog. Što je brži i jači izbačaj koronalne mase, to je veća šansa da će nastati aurore koje će se vidjeti na većim udaljenostima od polova. No cijela stvar ovisi i o tome kakav je smjer magnetskog polja u vjetru koji je stigao sa Sunca. Ako je suprotan Zemljinom, onda će efekt biti jači. Kada dođe izbačaj s jakim južnim polaritetom, onda će već na dnevnoj strani Zemlje doći do prilično jake magnetske interakcije, do tzv. magnetske rekonekcije, odnosno prespajanja magnetskih silnica. U tom procesu čestice koje ulijeću u atmosferu se jako ubrzavaju. One potom stvaraju geomagnetsku oluju, odnosno storm. Ne kažem uzalud storm jer to nije jedini efekt koji se zbiva. Storm se događa s prednje strane. Međutim, Sunčev vjetar s noćne strane Zemlje, okrenute od Sunca, u repu Zemljine magnetosfere, izduženom Sunčevim vjetrom nalik na komet, stvara tzv. substorm, odnosno podoluju. Ta podoluja može biti vrlo jaka, čak i jača od oluje na dnevnoj strani. Tu se magnetne silnice ponovno zatvaraju u Zemljin dipol. To također pokreće stvaranje visokoenergetskih čestica u magnetosferi, a rezultat mogu biti jake aurore", tumači Vršnak, dobitnik prestižne nagrade Kristian Birkeland Medal for Space Weather and Space Climate.

Kako nastaju različite boje aurore?

Različite boje aurore nastaju kada se brze, električki nabijene čestice ioni, protoni i elektroni Sunčeva vjetra sudaraju s česticama zraka u Zemljinoj atmosferi, najčešće na visinama između 90 i 150 kilometara.

Boja aurore ovisi o tome s kojom vrstom čestica se sudaraju i na kojoj visini. Na primjer, kada se sudaraju s atomima kisika na nižim visinama, emitira se zelena boja valne dužine 557.7 nm, dok se na višim visinama emitira smećkasto crvena boja valne dužine 630 nm. Atomi dušika emitiraju plavu i ljubičastu svjetlost.

Vršnak, koji prema sveučilištu Stanford spada među 2% najutjecajnijih znanstvenika svijeta, kaže da je za očekivati da se u južnijim područjima vidi samo najviši, crvenkasti dio aurore.

"Niži dijelovi aurore sastoje se više od zelenih, ljubičastih i plavih boja koje se dinamično mijenjaju i šaraju nebom. Viši dijelovi su uglavnom crveni. Na nižim geografskim širinama donji dio aurore je zaklonjen Zemljom zbog njezine zakrivljenosti pa vidimo samo gornji dio", kaže Vršnak.

Ističe da su boje koje nastaju u aurori izuzetno čiste i zato tako lijepe.

"One nisu poput smiješanih boja koje nastaju prilikom zalaska Sunca. One imaju točno određene valne frekvencije slično kao svjetlost koja se dobiva puštanjem bijelog svjetla kroz prizmu", tumači Vršnak.

Narednih mjeseci i godina aurore ćemo moći gledati češće nego inače jer se aktivnosti na Suncu približavaju vrhuncu ciklusa. Aurore su najbolje vidljive tijekom vedrih zimskih mjeseci.

Što je HAARP i je li on mogao uzrokovati aurore nad Hrvatskom?

Kako bismo pojasnili zašto HAARP ovaj put nije mogao biti uzrok aurora (iako ponekad može biti), za početak treba ukratko podsjetiti što je uopće taj projekt. HAARP je kratica za High-frequency Active Auroral Research Program, znanstveni projekt koji služi za proučavanje ionosfere, a smješten je blizu Gakone na Aljasci. Njegov glavni instrument je Ionospheric Research Instrument (IRI), niz od 180 radioantena rasprostranjenih na površini od 0.13 kvadratnih kilometara. Antene u ionosferu šalju moćne visokofrekvencijske radiovalove snage 3.6 MW, koji uzrokuju privremeno pobuđivanje malog područja ionosfere (slika dolje).

Kada valovi dođu do ionosfere, zagrijavaju i ioniziraju zrak stvarajući plazmu. Ova plazma se potom može koristiti za stvaranje virtualne antene, koja može primati i prenositi signale.

HAARP u ionosferi pobuđivanjem elektrona stvara sjaj, slično kao što to čine solarni vjetrovi, pa i efekt može izgledati slično. No energije solarnih vjetrova su redovima veličine veće od HAARP-ove pa su i dimenzije umjetnih aurora mnogo manje od prirodnih.

HAARP je trenutno ponovno aktivan nakon što je 2015. godine prenesen iz vojne uprave na Sveučilište Aljaske u Fairbanksu. Prema znanstveno-popularnoj stranici Phys.org, u HAARP-u se ovih dana doista provodi širok spektar znanstvenih istraživanja, a ona mogu stvoriti sjaj nalik na auroru.

"HAARP stvara sjaj zraka pobuđujući elektrone u Zemljinoj ionosferi, slično kao što sunčeva energija stvara prirodnu auroru, uključivanjem i isključivanjem impulsa visokofrekventnih radioprijenosa", piše Phys.org.

Međutim, stranica jasno navodi tko bi sve mogao vidjeti crvena ili zelenkasta svjetla koja će stvoriti njegove antene.

"Stanovnici i posjetitelji Aljaske možda će moći vidjeti umjetni sjaj zraka na nebu koji je stvorio Program za istraživanje aktivne polarne svjetlosti visoke frekvencije tijekom četverodnevne istraživačke kampanje koja počinje u subotu", prenosi stranica.

Drugim riječima, nema šanse da su se HAARP-ove aurore mogle vidjeti sve do Balkana.

Otkud teorije zavjere o HAARP-u?

Vojna svrha HAARP-a bila je analizirati ionosferu i istražiti mogućnosti razvoja tehnologija za njezino poboljšanje za radiokomunikaciju i nadzor.

Međutim, teoretičari zavjere vjeruju da se HAARP može koristiti za pokretanje prirodnih katastrofa poput tornada i potresa, pa čak i za kontrolu umova ljudi. To nije neočekivano budući da je HAARP bio vojni projekt, a uz to je njegovo funkcioniranje neupućenim laicima teško razumljivo.

Aurore su stvorile dvije jake geomagnetske oluje

Prema stranici Space Weather, aurore koje su se tijekom vikenda mogle vidjeti u dva navrata uzrokovale su jake geomagnetske oluje klase G3, koje je pokrenulo Sunce. Jedna aurora bila je vidljiva u subotu, a druga u nedjelju. Druga je bila vidljiva iz prilično udaljenih područja na jugu, kao što je Teksas u SAD-u i Balkan u Europi.

Nisu sva svjetla na nebu bila aurore

No zanimljivo je da prema stranici Space Weather nisu sva svjetla koja su viđena u nedjelju bila aurore.

"Na naše krajnje iznenađenje primijetili smo zapanjujući fenomen", napisao je Martin McKenna iz Swatragha, u Sjevernoj Irskoj. "Bio je to STEVE!" dodao je.

Fenomen nazvan STEVE (Strong Thermal Emission Velocity Enhancement) je atmosferska optička pojava koja se manifestira kao traka ljubičaste i zelene svjetlosti na nebu, a ime su joj 2016. nadjenuli promatrači aurore borealis iz Alberte u Kanadi.

Fenomen STEVE nije rijedak, ali donedavno nije bio znanstveno istražen i opisan kao fenomen različit od aurore. On se može pojaviti na većim udaljenostima od polova nego aurora borealis, no do sada je uglavnom zabilježen u Velikoj Britaniji, Kanadi, na Aljasci, u sjevernim američkim saveznim državama te u Australiji i na Novom Zelandu na jugu.

Što je STEVE?

STEVE se također pojavljuje tijekom geomagnetskih oluja, ali prema Nacionalnoj oceanografskoj i atmosferskoj upravi (NOAA), on je, za razliku od sjevernih i južnih polarnih svjetala koja su rezultat sudara nabijenih solarnih čestica poput iona i elektrona s našom atmosferom, uzrokovan srazovima uskih traka Sunčevih plinova s atmosferom. U tim srazovima na visinama od oko 300 km trake koje prolaze kroz ionosferu Zemlje brzinama od oko 21.000 km/h trenjem podižu temperature za oko 3000 °C i stvaraju sjaj karakteristične ljubičasto-ružičaste boje (slika dolje).

Dakle, iako STEVE nastaje tijekom geomagnetskih oluja, on nije izravno uzrokovan njima, već je posljedica specifičnih uvjeta u Zemljinoj atmosferi tijekom tih oluja.

Kako nastaju Zemljini magnetski polovi?

Budući da u stvaranju aurora ključnu ulogu imaju magnetski polovi, podsjetimo još ukratko za kraj kako oni nastaju.

Zemljini magnetski polovi nastaju zbog procesa poznatog kao geodinamo. Ovaj proces započinje u Zemljinoj jezgri koja se sastoji od unutarnje (čvrste) i vanjske (tekuće) jezgre, koje su obje bogate metalima željezom i niklom. Kako se Zemlja okreće, vanjska jezgra se konvektivno kreće oko unutarnje jezgre, pri čemu se stvaraju električne struje. Tekući metali pritom rastežu i iskrivljuju malena početna magnetna polja, koja se mogu nazvati sjemenim poljima, što inducira električne struje. Te struje generiraju još više magnetnog polja i taj povratni ciklus pojačava magnetno polje sve dok ono ne dosegne stabilnu razinu. Da bi ovaj proces funkcionirao, potrebno je da struje tekućeg metala budu dovoljno brze.

Električne struje stvorene u Zemljinoj tekućoj jezgri generiraju magnetno polje koje se proteže i izvan Zemlje te stvara magnetosferu koja štiti život od brojnih štetnih zračenja. U tom procesu u blizini geografskih polova formiraju se magnetni polovi.