Jak vzniká polární záře a proč září

Světelná show poháněná Sluncem

Jen málo přírodních podívaných se vyrovná polární záři – těm rozsáhlým záclonám zeleného, červeného a fialového světla, které se vlní po polární obloze za jasných nocí. Polární záře však nejsou magie: jsou viditelným podpisem neustálé interakce mezi naším Sluncem, magnetickým štítem Země a plyny v naší horní atmosféře v planetárním měřítku.

Začíná to slunečním větrem

Slunce jednoduše nesvítí – neustále vydechuje. Každou sekundu uvolňuje do vesmíru miliardy tun nabitých částic (hlavně elektronů a protonů) v proudu známém jako sluneční vítr. Tento proud se pohybuje rychlostí přibližně 400–800 kilometrů za sekundu a dosahuje Země za jeden až tři dny, uvádí stránka NASA o vědě o polární záři.

Kromě stálého slunečního větru Slunce periodicky vyvrhuje masivní výbuchy plazmatu zvané výrony koronální hmoty (CME). Když CME zasáhne Zemi, dramaticky zesílí aktivitu polární záře – často způsobí, že světla jsou viditelná daleko za polárními oblastmi.

Magnetický štít Země – a jeho slabá místa

Zemi obklopuje rozsáhlé magnetické pole zvané magnetosféra, generované vířícím roztaveným železem v jejím vnějším jádru. Tento neviditelný štít odklání velkou většinu slunečního větru a chrání povrch planety před škodlivým zářením.

V blízkosti magnetických pólů se však siločáry sbíhají a klesají zpět do planety, čímž vytvářejí trychtýřovité otvory. Nabité částice mohou sledovat tyto linie dolů do horní atmosféry – oblasti zhruba 100 až 300 kilometrů nad povrchem. Zde začíná skutečná světelná show.

Srážky, které vytvářejí světlo

Když energetické elektrony ze slunečního větru vniknou do atmosféry, srazí se s atomy kyslíku a dusíku. Každá srážka dodá atomu dávku energie, krátce ho excituje do vyššího energetického stavu. Když se atom vrátí do svého normálního stavu, uvolní tuto energii jako foton – malý balíček světla. Miliony těchto srážek za sekundu, rozložené na stovkách kilometrů, vytvářejí světelné záclony, které vidíme ze země.

Jak vysvětlují Royal Museums Greenwich, proces je v podstatě stejná fyzika jako u neonového nápisu: excitujte plyn, sledujte, jak září.

Proč tolik barev?

Paleta polární záře není náhodná – je to přímý odečet atmosférické chemie a nadmořské výšky. Podle Přírodovědného muzea:

• Zelená – nejběžnější barva, produkovaná atomy kyslíku v nadmořských výškách přibližně 100–300 km
• Červená – vzácnější záře z vyšších nadmořských výšek od kyslíku nad 300 km, kde je atmosféra tak řídká, že excitovaným atomům trvá déle, než uvolní svou energii
• Modrá a fialová – produkovaná molekulami dusíku, často viditelná na spodních okrajích zobrazení polární záře
• Růžové okraje – směs červené a modré, způsobená dusíkem v nejnižších nadmořských výškách polární záře

Rychlost a energie přicházejících elektronů také ovlivňují přesný odstín, což znamená, že každé zobrazení je jemně jedinečné.

11letý sluneční cyklus

Aktivita polární záře není konstantní – stoupá a klesá s vlastním magnetickým cyklem Slunce. Zhruba každých 11 let se Slunce pohybuje mezi klidným obdobím (sluneční minimum) a vrcholem intenzivní aktivity (sluneční maximum), kdy jsou sluneční skvrny, erupce a CME mnohem častější. V blízkosti slunečního maxima jsou polární záře jasnější, častější a viditelné v nižších zeměpisných šířkách než obvykle.

Sluneční cyklus 25 – současný cyklus – dosáhl svého maxima kolem let 2024–2025, uvádí Středisko pro předpověď kosmického počasí NOAA. Ačkoli vrchol pominul, sluneční aktivita zůstává zvýšená i po oficiálním maximu a silné erupce a CME nadále spouštějí působivé projevy.

Nejen na severu

Polární záře má jižní zrcadlový obraz: aurora australis, viditelná z Antarktidy, jižního Chile, Nového Zélandu a Tasmánie. Obě jsou poháněny identickou fyzikou – název se jednoduše mění s hemisférou. Polární záře se také objevují na jiných planetách se silnými magnetickými poli, včetně Jupiteru a Saturnu, kde Hubbleův vesmírný dalekohled zachytil živé ultrafialové prstence polární záře kolem pólů.

Proč na tom záleží i mimo krásu

Silné geomagnetické bouře, které produkují živé polární záře, mohou také narušit satelity, systémy GPS, rádiovou komunikaci a dokonce i elektrické sítě na zemi. Nejsilnější událost polární záře v zaznamenané historii – Carringtonova událost z roku 1859 – vyřadila telegrafní systémy v Severní Americe a Evropě. Dnes předpověď kosmického počasí, vedená agenturami jako NOAA a ESA, nepřetržitě monitoruje sluneční aktivitu, aby včas varovala před potenciálně rušivými bouřemi.

Polární záře jsou v tomto smyslu jak jednou z nejdychberoucích podívaných přírody, tak živou připomínkou toho, že Země není izolovaná ve vesmíru – je neustále formována hvězdou ve středu naší sluneční soustavy.