Wskaźniki zorzowe - jak przewidywać widoczność zorzy

LibMar · 26 Listopada 2023

Zbliża się koniec 2023 roku, który chciałbym zakończyć zorzowym podsumowaniem wszystkich teoretycznie widocznych zórz polarnych z terenu Polski. Tych, które złapaliśmy z naszego kraju i te, które przegapiliśmy. Lista o dziwo byłaby naprawdę długa. W tym roku, średnio dwa razy w miesiącu miała miejsce zorzowa noc. Tylko nie przy każdej pogoda pozwala na ich obserwację. Miałem w planach dopisać wówczas także poradnik, który ułatwiłby miłośnikom zórz polarnych spróbować ją zarejestrować, być może pierwszy raz. Postanowiłem, że zrobię to oddzielnie, gdyż będzie go łatwiej odnaleźć i może nieraz się przydać Bo w końcu jest naprawdę sporo do opisania. A jako, że wątek ten stale aktualizuję o nowe informacje, podsumowanie całego 2023 roku pojawi się w pierwszych dniach stycznia, w tym wątku

Aby zorza polarna miała szansę być widoczna z Polski, potrzebujemy dobry wyrzut materii pochodzący od Słońca. Będą to trzy główne źródła - CME (pochodzące od flar), dziury koronalne i filamenty. Co jest najlepsze? Wszystko, co będzie mocne. A najlepiej, jeśli będą to połączenia - podwójne CME czy dziura koronalna w połączeniu z CME czy filamentem. Zazwyczaj dowiadujemy się o tym prosto ze SpaceWeather.com, ewentualnie ciekawe wnioski można poczytać na forum SpaceWeatherLive.com, razem z predykcją jak silnej zorzy możemy się spodziewać. Tutaj nie będę zgłębiał się w ten temat, jednak zwrócę uwagę na jedną rzecz. Jeśli ma przybyć CME, nawet gdy leci niemalże centralnie na nas (obserwujemy halo CME na zdjęciach LASCO C2/C3), to wciąż może minąć nas gęsta część i nic wielkiego nie będzie Tak miało miejsce na przykład w drugim tygodniu maja 2023 - przewidywano G2-G3, a ostatecznie wskaźniki nie pozwalały na jakąkolwiek rejestrację zorzy w Polsce.

Widoczność zorzy polarnej dzieli się dla trzech szerokości geograficznych - wysokich (np. Skandynawia, Alaska), średnich (np. środkowa Europa, Arizona) oraz niskich (np. kraje śródziemnomorskie, Floryda). Na początek trzeba zwrócić uwagę, że szerokość geograficzna dla nas (Europejczyków) ma się zupełnie inaczej niż w Ameryce Północnej. To położenie bieguna geomagnetycznego ma znaczenie. Względem geograficznego, geomagnetyczny jest skierowany nieco bardziej w kierunku Kanady, dlatego w Ameryce Północnej zorza może sięgać na nieco niższe szerokości geograficzne. Biegun geomagnetyczny ulega bardzo powolnemu ruchowi, który na przestrzeni lat nie ma praktycznie żadnego znaczenia.

Na początek omówimy sobie wskaźnik KP. Jest to wartość, o której w zasadzie będziemy ciągle się opierali, ale jednocześnie nie powinniśmy ciągle się niemu powoływać. KP-index to ogólny (planetarny) indeks zaburzeń w magnetosferze Ziemi. Ogólny, uśredniony. To, jak jest w danej chwili, dla danej lokalizacji, przedstawia wskaźnik K-index. Jeden i drugi może przyjmować wartości od 0 do 9. Jest też trzecia wartość, czyli jak silna jest burza geomagnetyczna w skali G. Ta przyjmuje wartości od 1 do 5 (G1-G5) i to jest dokładnie to samo, co wartości KP 5-9 (G1 oznacza KP 5, G2 oznacza KP 6 itd).

KP jest wartością na tyle niedokładną, że nie możemy bezgranicznie wierzyć, że jak KP wynosi 6, to będzie konkretnie zorza. Nie, takie będzie tylko zaburzenie w polu magnetycznym. Zjawiska w tym zakresie są bardzo dynamiczne i mogą zmienić się kompletnie w ciągu 10 minut... a KP jest uśrednieniem obejmującym aż 3 godziny! Skończyły się czasy, kiedy to potrzebujemy chociaż KP 7, by zobaczyć zorzę z naszych szerokości geograficznych. Oczywiście najsłabsza zorza będzie wyłącznie fotograficzna, ale z północnej Polski łapiemy zorze nawet przy KP 4 (a w rzadkich sytuacjach, oficjalnych KP 3). Dajcie wiarę, że poniższa zorza sprzed kilku dni (tj. w drugiej połowie listopada 2023 roku) miała miejsce, kiedy oficjalnie mieliśmy KP 3.67 (22:00-01:00) lub KP 4.00 (01:00-04:00), fotka była robiona w pół do pierwszej:

A z czego to wynika? KP-index wynosiło 4, ale lokalny K-index można było określić na wartość 6. I to już kompletnie zmienia postać rzeczy. I tak naprawdę, KP tylko i wyłącznie może nam sugerować, że K może tyle osiągnąć... plus minus jeden. A więc, jeśli oficjalnie KP wynosi 5, to w najlepszym przypadku możemy spodziewać się słabego widoku K4 albo dobrego widoku K6. Znane są przypadki, kiedy przy KP 4 łapiemy filary z Polski, a przy KP 6 nic nam nie udaje się zarejestrować. Na początku listopada mieliśmy potężną zorzę polarną, lepszą od niejednej G4 (KP 8), a skończyło się na oficjalnym G3. Nie wszędzie na świecie zorza równomiernie sięga na południe, nie wszędzie w tym samym momencie płoną filary. W dodatku zorza polarna jest zjawiskiem bardzo dynamicznym - może towarzyszyć przez godziny, a czasami znika po minutach. I ten poradnik właśnie ma przede wszystkim ułatwić łapanie właśnie tych momentów.

I teraz porozmawiamy na temat wskaźników. Wchodzimy na SpaceWeatherLive.com - będzie to nasze główne źródło wiedzy o aktualnym stanie. To, jak zachowa się zorza polarna, dowiadujemy się tylko na krótko przed, właśnie ze wskaźników. A ponieważ jest tam ich cała masa, trzeba to sobie nieco uporządkować. Najważniejsze są te cztery - prędkość, gęstość, Bt i Bz - te pochodzą z satelity DSCOVR. Znajduje się on stale 1.5 miliona kilometrów bliżej Słońca, w punkcie libracyjnym Ziemi (L1). Co to oznacza? Że zdobywa on informacje co będzie działo się z naszym polem magnetycznym gdzieś za kilkadziesiąt minut. Nie jest to stały okres i jest on powiązany z prędkością, z jaką porusza się materia. Jeśli będzie to zaledwie 300 km/s, to "analogia" dotrze do nas po 83 minutach. Jeśli mamy 600 km/s, to czas ten będzie połowę krótszy. I po to wprowadzono znacznik "Ziemia", by było wiadomo która część dociera w tej chwili. Prędkość to jeden z głównych wskaźników, ale nie najważniejszy. Tym najistotniejszym jest Bz. To jedna z trzech składowych pola magnetycznego Ziemi, której wartość jest najbardziej odzwierciedla jak chętnie pole magnetyczne Ziemi pozwala dotrzeć cząsteczkom do atmosfery, powodując świecenie w postaci zorzy.

Co przede wszystkim informuje czy jest konkret czy nie ma konkretu? Prędkość oraz Bz. Na podstawie własnych obserwacji zauważam zgodność i korelację, która pozwala przewidzieć jak ładny widok może być na terenie naszego kraju. Nie jest to gwarancja, że zastaniemy dokładnie taki obraz sytuacji, a opisuje co w najlepszym przypadku możemy się spodziewać. Zorza polarna ujawnia się falami - mamy nasilenie i osłabienie. Poniżej przedstawiłem opis jakie wizualnie będzie nasilenie, czyli jaki najlepszy widok może nas czekać na niebie.

Można opierać się o inne wskaźniki, ale korelacja prędkość-Bz już z grubsza pokazuje z czym mamy do czynienia i jesteśmy w stanie obliczyć to w pamięci. A wzór ten wygląda następująco:

Moc zorzy w Polsce = -(prędkość-300)/60 + Bz

Podobnie jak Bz, im mniejsza wartość, tym lepszej możemy spodziewać się zorzy. I z tym Bz nic nie kombinujemy, tylko i wyłącznie odejmujemy jeszcze bardziej wprowadzając "dodatek wzmacniający" w postaci prędkości. Każde kolejne 60 km/s powyżej 300 km/s to jest jak odjąć jeszcze jeden do wartości Bz. Tak więc, jeśli Bz wynosi -8, to przy 300 km/s moc zorzy wyniesie -8. Przy 360 km/s i takim Bz, będzie to już -9. Przy 420 km/s, będziemy mieli -10.

Nie bierzemy pod uwagę aktualnego Bz i prędkości, które mierzone jest przez satelitę! Obserwujemy dwa opóźnienia tego, co do nas nadchodzi. Jedno, to odległość satelita-Ziemia. Drugie, to czas wymagający na dotarcie zorzy z okolic bieguna do naszych szerokości geograficznych. Interesuje nas ciągłość Bz oraz prędkości. To, co w tej chwili się dzieje, to cała godzina na lewo od znacznika "Ziemia" przy wskaźnikach SpaceWeatherLive.com. Czyli mówimy tutaj o średniej kroczącej z całej godziny. Jak ją odczytać? Weźmy dla przykładu obecny wykres Bz:

Wskaźnik Ziemia wypada gdzieś około 20:52. Liczymy średnią kroczącą między 19:52 a 20:52. Niestety, wartości tutaj są bardzo skokowe, więc jak najbardziej trudno o precyzyjne wyliczenie. Na oko będzie to około -2. W podobny sposób traktuję wykres prędkości. Tam wyszło 600 km/s. To oznacza, że do Bz -2 mogę odjąć jeszcze 5, dając ostateczny wynik -7. Moc zorzy (opisywane wcześniej w tym wątku jako "wow zorzy") wynosi w tym momencie właśnie -7. Tak, obecna godzina to około 21:30, ale to, jaka jest sytuacja na niebie, to właśnie cała godzina w lewo od "Ziemia". A co jeszcze ten wykres pozwala nam przewidzieć? Sytuację, która będzie na przykład za 30 minut. Wykres przesuwa się w lewo, tak więc jeśli obliczymy średnią kroczącą między 20:22 a 21:22, uzyskamy informację o mocy zorzy za pół godziny. Ponieważ średnia krocząca spada do wartości nawet około -4, to przy obecnym niezmiennym wietrze 600 km/s możemy spodziewać się mocy zorzy równej -9 już za 30 minut. I tak krótkoterminowo możemy przewidywać czy zaraz może nastąpić polepszenie, utrzymanie czy pogorszenie sytuacji.

Co nam w takim razie mówi uzyskana wartość mocy zorzy? Przerobiłem ten opis na bardziej spójny, dzielący Polskę na trzy części, obejmujący także poziom K-index.

Zorza polarna przy wskaźniku K3 - Wskaźnik mocy zorzy wynosi między -6 a -8

Wskaźnik KP pokazuje zwykle wartość między 2 a 4.

Północna Polska (K3):

- Zorza polarna może być widoczna tylko fotograficznie jako fioletowa poświata do wysokości najwyżej kilkunastu stopni ponad horyzont (potrzebujemy DSLR z całkiem wymagającymi parametrami rzędu ISO 1600, f/2.8 i 20s + format RAW)

- Wskazane niebo do sfotografowania takiej zorzy: SQM 21.50+ w miejscu obserwacji, SQM 21.40+ w miejscu 15 km na północ od miejsca obserwacji, SQM 21.30+ w miejscu 50 km na północ od miejsca obserwacji (i brak Księżyca)

- Zorza polarna nie jest widoczna wizualnie, chyba że towarzyszy bardzo duża gęstość (ale przy K3 jest rzadkością, więc z reguły nic nie widzimy)

- Istnieje szansa, że mimo wymaganych parametrów nie będzie żadnej zorzy polarnej, bowiem towarzyszą często słabe wartości gęstości, Bt oraz kątów phi i theta wskazujące, że ogólnie nie jest najlepiej (odległe wyjazdy w teren w Polsce mało zalecane)

Środkowa Polska (K3):

- Zorza polarna nie jest widoczna ani wizualnie, ani fotograficznie

Południowa Polska (K3):

- Zorza polarna nie jest widoczna ani wizualnie, ani fotograficznie

Zorza polarna przy wskaźniku K4 - wskaźnik mocy zorzy wynosi między -8 a -10

Wskaźnik KP pokazuje zwykle wartość między 3 a 5.

Północna Polska (K4):

- zorza polarna uwidacznia się fotograficznie jako fioletowa poświata z nielicznymi fioletowo-czerwonymi filarami do wysokości 20 stopni ponad horyzont (dające się zarejestrować także przy towarzyszącym niewielkim LP), jednak zielony pas będący tuż nad horyzontem będzie ginął w light pollution

- istnieje szansa na zaobserwowanie zorzy polarnej wizualnie jako delikatna czarno-biała poświata z lekkimi pionowymi zgrubieniami (filary) przy SQM 21.50+ w miejscu obserwacji, SQM 21.40+ w miejscu 15 km na północ od miejsca obserwacji, SQM 21.30+ w miejscu 50 km na północ od miejsca obserwacji (i brak Księżyca)

Środkowa Polska (K4):

- Zorza polarna jest widoczna tylko fotograficznie jako fioletowa poświata do wysokości kilkunastu stopni ponad horyzont (potrzebujemy DSLR z całkiem wymagającymi parametrami rzędu ISO 1600, f/2.8 i 20s + format RAW)

- Wskazane niebo do sfotografowania takiej zorzy: SQM 21.50+ w miejscu obserwacji, SQM 21.40+ w miejscu 15 km na północ od miejsca obserwacji, SQM 21.30+ w miejscu 50 km na północ od miejsca obserwacji (i brak Księżyca)

- Zorza polarna nie jest widoczna wizualnie, chyba że towarzyszy bardzo duża gęstość (ale przy K3 jest rzadkością, więc z reguły nic nie widzimy)

Południowa Polska (K4):

- Zorza polarna nie jest widoczna ani wizualnie, ani fotograficznie

Zorza polarna przy wskaźniku K5 - wskaźnik mocy zorzy wynosi między -10 a -15

Wskaźnik KP pokazuje zwykle wartość między 4 a 6.

Północna Polska (K5):

- zorza polarna pięknie łapie się na fotografiach, gdzie towarzyszy pasmo zieleni zwykle bez wyraźnego detalu, szerokie na kilkadziesiąt stopni i do dziesięciu stopni powyżej horyzontu

- liczne filary o kolorze czerwonawym, czerwono-fioletowym lub fioletowym przesuwające się powoli, które wyraźnie uwidaczniają kolory na zdjęciach, lecz wizualnie są tylko i wyłącznie czarno-białe, dające się zauważyć nawet przy Księżycu w pełni, ich wysokość sięga nawet 30 stopni powyżej horyzontu

- przy bardzo dużej gęstości (rzędu 30 p/cm³ i więcej) istnieje szansa na ujawnienie się delikatnej czerwonej barwy, jednak wymaga to bardzo ciemnego nieba (SQM 21.50+) i braku Księżyca

- zorza polarna staje się wizualnie lepiej widoczna niż Droga Mleczna w rejonie nieco dalszym od centrum (czyli np. Kasjopeja, Łabędź)

- zorza wciąż wymaga nieco mniejszego LP do zauważenia, bowiem przy zasięgu 3 mag w centrum np. Gdańska, zaświetlenie będzie zbyt silne by ją uwiecznić na zdjęciach

Środkowa Polska (K5):

- zorza polarna wyraźnie wychodzi na zdjęciach przy niezbyt długim czasie naświetlania pokazując różny kolor i detal

- pasmo zieleni rejestruje się jako szeroka łuna przy horyzoncie, a filary wznoszą się 20 stopni ponad horyzont

- zorza polarna prawdopodobnie nie ukaże jakichkolwiek kolorów nawet przy bardzo ciemnym, bezksiężycowym niebie (o ile mamy wysoką gęstość i wskaźnik bliżej wartości -15, to może ujawnić się zieleń i czerwień)

- na terenie miasta (Bortle'a 5 i więcej) nic nie zobaczymy wizualnie, tak samo fotograficznie przy Bortle'a 6 i więcej

Południowa Polska (K5):

- zorza polarna uwidacznia się fotograficznie jako fioletowa poświata z nielicznymi fioletowo-czerwonymi filarami do wysokości 20 stopni ponad horyzont (dające się zarejestrować także przy towarzyszącym niewielkim LP), jednak zielony pas będący tuż nad horyzontem będzie ginął w light pollution, choć przy wskaźniku bliżej -15 może nie być już większego problemu

- istnieje szansa na zaobserwowanie zorzy polarnej wizualnie jako delikatna czarno-biała poświata z lekkimi pionowymi zgrubieniami (filary) przy SQM 21.50+ w miejscu obserwacji, SQM 21.40+ w miejscu 15 km na północ od miejsca obserwacji, SQM 21.30+ w miejscu 50 km na północ od miejsca obserwacji (i brak Księżyca)

- zorza polarna może być zaobserwowana także na terenie Czech

(stara wersja niżej | poniżej jeszcze nie przeredagowałem żadnego tekstu)

poniżej 6 = z terenu Polski nie da się aktualnie zarejestrować zorzy polarnej
-6 = zorza fotograficzna tylko z północnej części Polski, wymagająca bardzo ciemnego nieba (brak miast na północy) jasnego krótkoogniskowego obiektywu, braku Księżyca (i jeszcze prawdopodobnie złapie się dopiero jak zrobimy timelapse i sprawdzimy czy coś zmieniało się w tle przez ostatnie kilkadziesiąt minut, bo to bardzo subtelne)
-8 = zorza fotograficzna tylko z północnej części Polski, zazwyczaj jest to fioletowa łuna z okazjonalnymi nieznacznymi filarami, prawdopodobnie trudna do uchwycenia ze środkowej Polski, nie do sfotografowania przy obecnym light pollution (przykład i przykład)
-10 = zorza polarna, którą da radę zobaczyć wizualnie z północnej Polski przy bezksiężycowym niebie przy zasięgu 6+ mag (towarzyszy fotograficzna zieleń widoczna wizualnie jako bezbarwna łuna), mogą pojawić się filary, które da radę bez problemu sfotografować także z środkowej Polski (zwykle obserwuje się wtedy zorzę z KP 4 lub 5); wspomniane filary mogą być widoczne gołym okiem pod warunkiem, że mamy wspomniane 6 mag zasięgu i w kierunku północy nie ma wyraźnego LP) (przykład)
-12 = zorza polarna do złapania fotograficznie także z południowej Polski, natomiast na północy na fotografiach mamy piękne kolory zielonego pasa przy horyzoncie i fioletowo-purpurowe filary sięgające do 20-30 stopni wysokości powyżej horyzontu; z północy Polski wizualnie przy zasięgu 5-6 mag mogą być widoczne nieliczne czarno-białe filary, generalnie oko nie wyłapie czegokolwiek kolorowego
-14 = zorza polarna nie wymagająca wyspecjalizowanego aparatu (z centrum Polski wyraźnie złapie ją np. iPhone na kilkusekundowych ekspozycjach), przy bardzo ciemnym niebie da radę zobaczyć wizualnie gołym okiem, natomiast na północy Polski da się spostrzec wizualnie poza miastem mimo towarzyszącego Księżyca w pełni; przy braku LP spokojnie złapią fotograficznie również mieszkańcy Czech i Słowacji (przykład i przykład)
-16 = taniec filarów jest wyraźnie widoczny gołym okiem na północy kraju, poza miastem te najmocniejsze mogą powoli pokazywać wizualnie fioletowo-czerwone kolory, zieleń przestaje być czarno-biała, filary sięgają do wysokości 40-50 stopni; na południu kraju będzie to bliżej 20-30 stopni i też dobrze widać gołym okiem poza miastem (z centrum powinna się łapać także na fotografiach wśród LP); fioletowa poświata możliwa do złapania z Węgier
-18 = piękna zorza polarna z filarami przekraczającymi wysokość Polarnej obserwując z północy, taniec zieleni z wyraźnymi szczegółami (przykład jako timelapse niżej w tym wątku)
-20 = zorza polarna jest widoczna na terenie całego kraju i prawdopodobnie filary złapią się także ze Słowenii; szansa na zorzę polarną sięgającą zenitu z północy kraju (przykład)
-25 = zorza nad głowami nawet w centrum kraju, a na południu obejmuje większość północnego nieba; wiele równoległych pasów zieleni nad północnym horyzontem obserwując z północy kraju, z czego niekiedy zieleń sięga nawet dużo wyżej; zorza rejestrowana z Hiszpanii/Grecji; duże szanse na zjawiska typu SAR, STEVE itp.

Osobiście na zorze poniżej " zorzy" -8 raczej nigdy nie poluję. Wymagałoby to wyjazdów za miasto na jeszcze ciemniejsze niebo, gdzie będzie 6 z kawałkiem - szkoda zachodu na coś, co może ledwo się złapać, a być może nawet nic nie będzie. Lepszych zórz niż -25 do tej pory jeszcze nie widziałem. Mogą być takie po -40, były takie przypadki w ostatnich kilkudziesięciu latach. Na takie trzeba robić wypady za miasto obowiązkowo, bo może dziać się wszystko I ogólnie nie polecam łapać zorzę z miasta - to zjawisko bardzo subtelne, coś na zasadzie Drogi Mlecznej. Tak więc LP zabija cały urok.

Tylko zaraz zaraz! To nie jest tak, że jeśli teraz dokładnie w tym momencie Bz wynosi -20, a prędkość 600 km/s, że ma być jak 25. Nie muszą być także wtedy filary! Wspomniana wyżej wartość musi być uśrednieniem ostatnich 60 minut obserwowania przez DSCOVR. A to nie jest proste, jeśli wartości obecnie są bardzo skokowe. Spróbujmy zmierzyć tę wartość ze zrzutu ekranu, który teraz zrobiłem prosto ze strony SWL:

Wartość Bz równe -4.23 to tylko i wyłącznie ostatni pomiar. Przez ostatnią godzinę wartość skacze między 1 a -9. Gdybyśmy zsumowali wszystkie 60 wartości co minutę i wyznaczyli średnią, byśmy wiedzieli dokładnie ile. Ale to niewykonalne, nie ma na to gotowca. Bo nikt nie tworzy poradnika dla każdego konkretnego państwa, co ma być przy ilu dla każdego. Zresztą każda zorza zachowuje się nieco inaczej, to są tylko estymacje. Na wykresie moim okiem będzie to około minus 3-4. Przy aktualnej prędkości (600 km/s), czyli odejmując 5 dochodzę do wniosku, że obecna widoczność to wartość około 8-9. Czy rzeczywiście mam spodziewać się teraz zorzy polarnej z Suwałk? Nie do końca. Z kilku powodów:

Ważna jest ciągłość i stabilność niskiego Bz. To oznacza, że mimo pojedynczego spadku na Bz -9, dużo lepsze by było, gdybyśmy mieli ciągle spadek Bz do wartości -3.5.
W tej chwili mamy Księżyc o dużej fazie. Przy wyniku 8-9 to będzie trudne złapania nawet z północy Polski, bowiem Srebrny Glob działa jak potężne LP. Przy tej fazie co teraz (~90%) nie widziałbym sensu ruszać się poniżej wartości 10. Na dalsze wyjazdy lecę raczej dopiero jak będzie kilkanaście
Reakcja zorzy polarnej działa zawsze z opóźnieniem nie tylko z powodu DSCOVR! Musi minąć nawet kilkadziesiąt minut, bo zorza wzmaga się powoli. Zwykle będzie to przynajmniej 30-60 minut. I dopiero po tym czasie będzie u nas jakakolwiek zorza (no chyba, że wcześniej było trochę niskie Bz i teraz mamy dokładkę jeszcze niższego Bz).

No i pewnie pomieszałem. Najpierw jedno opóźnienie od satelity, potem jakieś drugie... No to w takim razie przejdźmy do przykładu, z 24/25 września 2023 roku. Polecam zrobić scroll do dołu do mojego posta i poczytać po kolei jak zmieniał się widok.

Dlaczego pojechałem w teren o konkretnej porze i dlaczego wiedziałem, że dopiero warto wtedy? To, że miało przybyć CME, było przewidywaniem już znanym. Spodziewałem się po prostu przybycia w tę noc i faktycznie to nastąpiło. Do tego momentu byłem gotowy pod kątem wyjazdu (przede wszystkim naładowanie baterii, ogarnięcie miejsca w lustrzance, paliwo w aucie), ogólnie chodzi o spakowanie. Kiedy dotarło CME, wartość Bz diametralnie spadła przy wzroście parametrów pozostałych wskaźników.

Dam bardzo prosty przykład. Bz normalnie wynosi około zero. Około 23:00 satelita DSCOVR rejestruje spadek Bz do wartości -15 przy braku zmian innych wskaźników (są podobne jak były). Dajmy, że prędkość wynosi 420 km/s, czyli godzinę dociera do nas info. To wtedy dopiero od północy zaczyna "gromadzić się" zorza, która ujawnia się po ~45 minutach w postaci żółto-zielonego zamglenia nisko nad północnym horyzontem (zwykle <10 stopni), a nad nim powoli ujawnia się równomierny fiolet bez filarów. Tak więc, dopiero o 00:45 najwcześniej na fotkach złapałbym zorzę polarną. Przy konkretnych wskaźnikach (duże Bt po 20-40) może parę minut wcześniej. Aż półtorej godziny na jazdę i przygotowanie! Jeśli do 23:45 to niskie Bz utrzyma się (pojedyncze skoki mało preferowane, bo osłabiają moc i rujnują średnią kroczącą), to mając wartość " zorzy " większą niż dziesięć, jestem pewien, że zorza będzie. Jak będzie kilkanaście, to zwykle robię krótki wypad w teren. Jak dwadzieścia i więcej, to wyjazd staje się wręcz obowiązkowy.

Ale to, czy będzie to sama poświata, czy taniec filarów, to zależy jak długo to niskie Bz się utrzyma. Powrót na Bz dodatnie = reset. Aby nastąpił piękny taniec filarów, potrzeba stabilnego niskiego Bz trwającego przynajmniej 75-90 minut. Żaden ze wskaźników nie będzie mówił czy teraz filary tańczą mniej czy bardziej. To jest już nierównomiernie na świecie, tu będzie bardziej, a potem tam. Wiadomo tylko, że bez długiego niskiego Bz taniec nie nastąpi. Czasem te filary następują po 60 minut wzmagającej się zieleni, czasem 90 minut i więcej. Może więc być tak, że wzmaga się zieleń, ale przez dodatnie Bz nie zdążą pojawić się filary. Mamy do czynienia tylko z łuną (taką jak w drugim przykładzie wartości -8 wstawione wyżej). Zobaczcie sobie na poniższym timelapse na czym polega wzmaganie się zieleni, a dopiero potem filarów. Całość timelapse to półtorej godziny. Początek jest w momencie 45 minut od początku spadku Bz względem "Ziemia" (czyli było o 1.5h potem od wykrycia początku przez DSCOVR). Filary pojawiły się dopiero po dwóch godzinach. Osobiście jeszcze nie zauważyłem od czego zależy jak szybko niebo zapłonie - podejrzewam, że będzie chodziło o prędkość (była stosunkowo mała, tj. 450 km/s) i Bt. Gęstość z kolei mówi nam o tym jak jasna będzie ta zorza. Nie, jak będzie wysoko. To dlatego zorza z początku listopada 2023, czerwone niebo zapłonęło w dużej części dzięki dobrej gęstości. A w kwietniu 2023, przy tamtej burzy G4 filary pojawiły się po zaledwie 60 minutach od spadku Bz przy "Ziemia".

Obserwowany wzrost zieleni daje prognozę, że niebo może zapłonąć filarami za 10-30 minut. A my przede wszystkim polujemy na filary, bo one są najbardziej niezwykłe i okazałe

Ponieważ gdy "Ziemia" na wykresie dotrze do momentu dodatniego Bz, tu też mamy opóźnienie kilkudziesięciu minut zanim zorza nam zniknie. Czyli tak, dołek Bz trwa od 23:00 do... dajmy 02:00 czasu polskiego według DSCOVR. Opóźnienie (dajmy 420 km/s, tj. 1h odległości Ziemia-DSCOVR), to na Ziemi mamy dołek Bz między 00:00 a 03:00 czasu polskiego. Zorza wzmaga się 30-60 minut (jak wspomniane wcześniej, w zależności czy prędkość i Bz są bardziej ekstremalne, to szybciej), czyli zorza będzie najwcześniej od 00:30. Filary najwcześniej po 60-120 minutach, ogólnie filary można spodziewać się najwcześniej od 01:00-01:15. Zorza kończy się także opóźnieniem 30-60 minut, więc mimo, że Bz będzie dodatnie przy "Ziemia" o 03:00, to opóźnienie pozwala złapać zorzę nawet do 03:30-03:45 (ale i tak gdy zorza wtedy słabnie i zwykle już się pakujemy by wracać).

Bz lubi siedzieć ciągle na dodatnich albo ujemnych wartościach, albo skakać góra-dół. Nas interesuje najbardziej to ciągle ujemne, chyba że wielokrotne skoki w dół Bz sięgają nawet -15. Gdy dociera CME może dojść do scenariusza, że Bz od razu sięga w dół i musimy w miarę szybko reagować (i najlepiej poinformować innych, że coś się zaraz zacznie dziać). Ale bywa, że od razu po przybyciu CME, wartość ląduje mocno w dodatnie. I wtedy albo zupełnie nie będzie zorzy (bywa tak, cała burza staje się kichą!), albo oczekujemy na nagły spadek (tzw. flux rope event). Generalnie im bardziej dodatnie Bz, to tym gorsze warunki na zorzę (że nawet nigdzie na świecie nie obserwuje się zorzy polarnej), ale bardziej dodatnie to też szansa, że spadnie później na dużo bardziej ujemne. To jest jak kupiony czas. Więcej osób zdąży zauważyć, że przybyło CME i będzie można coś tam jeszcze zdążyć się przygotować na wypadek, gdyby Bz w końcu poszło w dół. Ogólnie to Bz dodatnie jest zawsze niekorzystne, szczególnie te na początku. Jeśli pole magnetyczne dobrze się otworzy od razu, to Bz zwykle bywa niższe i zorza jest bardziej okazała.

Jako przykład niemal od razu niskiego Bz, dostarczam dane z 4 stycznia 2023 roku:

A tak, że musieliśmy czekać, to było 23 marca jak poniżej. Bz coś tam spadło, nawet poniżej minus dychę, ale ciągłe wzrosty i spadki rujnowały to. Ale ostatecznie Bz poszło w dół i mieliśmy ładne zorze dopiero po kilku godzinach od przybycia wiatru słonecznego.

Czyli generalnie, jak coś zaczyna się dziać, przydaje się ciągle monitorować wskaźniki. Jeśli wynik " zorzy " zaczyna wyglądać już dobrze, można się szykować na wyjazd. Trzeba sobie tu wypośrodkować - dziesięć minut niskiego Bz nic nie zdąży zrobić i nie napalajmy się od razu na wyjazd, bo ważna jest ciągłość! Monitorujemy i monitorujemy, a więc żeby nie przegapić zorzę... trzeba ciągle zaglądać do SWL. Dlatego sugeruję najlepiej dołączyć do grup lub śledzić osoby, które wysyłają alerty zorzowe. Im nas więcej, tym większa szansa, że ktoś złapie pierwszy istotny moment (np. nadejście CME), po którym wszyscy śledzimy sytuację. Niskie Bz od 15 minut... super. Pięć minut później nadal niskie... Trzymaj tak dalej! Pół godziny, ciągle ujemne... Będzie git! A ruszamy w teren dopiero jak już będzie zielone światło od wskaźników (oczywiście życzę ich czerwoności!)

Parę drobnych uwag:

im lepsza gęstość, tym większa szansa na kolory (tak jak jej jasność)
CME i filamenty (a te drugie szczególnie) mogą przybyć na Ziemię wcześniej niż przewidywania i zwykle świadczy, że zorza może być potężniejsza
przy prędkości 600 km/s i większej zorza może bywać lepsza niż opisują to przewidywania wyżej (mało takich obserwowałem i zwykle okazują się lepsze niż się wydawało, stąd edytowałem podzielenie z 75 na 60)
magnetogramy (np. Kiruna) działają tylko lokalnie i nie ma ścisłej korelacji między najlepszymi momentami widoczności u nas a tam z wykresu z Finlandii (czasem się zgadza, a czasem nie)
ciągłość dodatniego Bz po nocy zorzowej zazwyczaj znaczy "to już jest koniec" (przedostatni wykres wyżej jest tego przykładem)
zorze polarne częściej występują w okolicach równonocy, ponieważ magnetosfera bardziej poddaje się działaniu wiatru słonecznego i wskaźnik Bz lubi dawać mniejsze wartości Bz

Szymoff · 27 Listopada 2023

Fajne opracowanie. Przydatne szczególnie w ostatnim czasie wzmożonej aktywności Słońca i zbliżającego się maksimum.

We wzorze na "wow zorzy" jest chyba mały błąd skoro BZ jest ujemne🙂 Powinno być:

zorzy = -(prędkość-300)/60 + Bz

wg twojego przykładu: wiatr 480 km/s i mamy Bz równe -8. Wtedy oceniamy sytuację, jakby to było -11.

zorzy=-3+(-8)= -11

LibMar · 27 Listopada 2023

6 godzin temu, Szymoff napisał(a):

Fajne opracowanie. Przydatne szczególnie w ostatnim czasie wzmożonej aktywności Słońca i zbliżającego się maksimum.

We wzorze na "wow zorzy" jest chyba mały błąd skoro BZ jest ujemne🙂 Powinno być:

zorzy = -(prędkość-300)/60 + Bz

wg twojego przykładu: wiatr 480 km/s i mamy Bz równe -8. Wtedy oceniamy sytuację, jakby to było -11.

zorzy=-3+(-8)= -11

Tak tak, już poprawiam, dzięki!

Adam D · 27 Listopada 2023

Doskonałe opracowanie. Chyba do tej pory nie było takiego.

LibMar · 28 Listopada 2023

Dzięki!

Jeszcze dodam taki jeden istotny wniosek - ile da wyjazd na północ i jaka jest różnica w widoku między północą a południem? Kiedy robię fotki zorzy, zawsze sobie porównuję jakie efekty uzyskali inni na podobnej szerokości geograficznej (pomorskie/zachodnio-pomorskie), nieco niżej (centrum/południe Polski) i to, z jakiego kraju najbardziej na południe Polski dało radę zarejestrować. Okazuje się, że przy dużo silniejszej zorzy, mieszkańcy np. Węgier mogą zobaczyć w zasadzie identycznie wyglądającą zorzę, co my przy dużo słabszych parametrach.

W związku z tym, wychodzi, że przejazd o około 100 km daje widok taki, jak różnica Bz (albo ogólnie "wskaźnika wow") o około 1.2. Jak inaczej to zinterpretujemy: robimy sobie fotografię pięknej zorzy polarnej z Zakopanego, Bz wynosi -18 a prędkość wynosi 420 km/s (daje to wynik wow = 20). Do Suwałk jest około 550 km bliżej bieguna magnetycznego, czyli tyle, co 6.6 różnicy w Bz. A więc, taką samą zorzę w Suwałkach można zobaczyć przy Bz -13.6 i tej samej prędkości 420 km/s.

Limit, skąd można zaobserwować zorzę polarną w najbardziej idealnych warunkach to tam, gdzie "wskaźnik wow" spadłby do -6. Możemy także przerobić legendę dając trzecią zmienną, ale ona bardzo utrudni liczenie widoczności zorzy w pamięci - wprowadzenie szerokości geograficznej. W skrócie działałoby to tak: aby zobaczyć "taką zorzę", to w Suwałkach potrzeba "wow zorzy" 13.6, w Warszawie jakieś 16.0, a z Zakopanego 20.0. Po przekształceniu w całości, dostajemy mniej więcej taką mapkę:

To oznacza, aby Bz z Zakopanego sięgnął chociaż -12 przy 300 km/s, ewentualnie np. -10 przy 420 km/s, żeby były w ogóle jakiekolwiek szanse. Jeśli chcemy zrobić fotkę w miarę ładnej i kolorowej zorzy, tak jak u mnie (z Suwałk) bywa przy -12, to dla Zakopanego to samo się uzyska przy -18. No dobrze, w takim razie, jeśli dla poprzedniego przykładu wskaźnik zorzowy wynosił -20, to w takim razie idąc tym krokiem wyżej, gdzie linia graniczna (-6) będzie przebiegała przy takiej burzy geomagnetycznej? Około 1166.667 km na południe od Suwałk. To oznacza, że zorza przy Bz -18 i prędkości 420 km/s będzie limitem przebiegającym na granicy z Rumunią i Bułgarią, ewentualnie na wysokości jak Monako. Dużo łatwiej jednak łapie się zorza przy wskaźniku choć -8, więc 1000 km, co pokryje już całą Słowenię.

Przy bardzo dużym Bz (przynajmniej -20) jest duża szansa na zjawisko SAR. To w zasadzie nie zorza, a rozświetlony pierścień Ziemi. On może sięgnąć dużo niżej na południe niż powyższe limity

Myślę, że w kolejnej części przedstawię jak na bieżąco odczytuję przybycie CME. Tutaj bazowaliśmy znając wszystkie informacje, ale jak zorza ma przybywać, to jeszcze nie wiemy co będzie... i powiemy sobie jak reagować

Tayson · 16 Stycznia

@PTMAWarszawa

spotkanie na zoomie 2024-01-15, @LibMar

LibMar · 24 Marca

W przygotowaniu przed dzisiejszą zorzą, nowy i dokładniejszy opis o tym jaką zorzę można złapać w Polsce na podstawie wyznaczonego wskaźnika mocy zorzy

K-index 0, 1, 2, 3

Wskaźnik mocy zorzy jest zbyt słaby, by mówić o obserwacjach zorzy polarnej z terenu Polski. Podział ten może być przydatny jedynie krajom takim jak Litwa, Łotwa, Estonia, Dania czy południowa Szwecja.

K-index = 4

Wskaźnik mocy zorzy: pomiędzy -7.5 a -10.0

Północna Polska: niewielka szansa (choć niezerowa) na zarejestrowanie fotograficznej zorzy bez jakichkolwiek detalów poza delikatnym fioletowym zabarwieniem nisko nad północnym horyzontem. Przy obecności zanieczyszczenia świetlnego, trwania białej nocy (Słońce płycej niż -14 stopni pod horyzontem) czy Księżyca w fazie 25%+ zjawisko nie do złapania. Przy braku powyższych, obserwatorzy nad Morzem Bałtyckim mogą mieć szansę na zarejestrowanie pojedynczych, słabych filarów. Gołym okiem nie zarejestrujemy nic. Bywa, a szczególnie gdy K-index = 4 sięga krótko, że nic nie zarejestrujemy nawet na zdjęciach. Dlatego nie powinniśmy się spodziewać spektakularnych widoków ani decydować się na dalsze wyjazdy. Stąd "oficjalne okno zorzowe" rozpoczyna się dopiero jak WMZ spadnie do dwucyfrowej wartości. Poziom trudności złapania to jak rejestrować airglow czy światło zodiakalne, a w najlepszym przypadku zimową Drogę Mleczną.

Środkowa Polska: trudniejsza sytuacja co w północnej Polsce (która i tak już nie jest łatwa). Bardziej na południe to także trudność z dostępem do ciemnego miejsca, bowiem znaleźć niebo Bortle'a 3-4 jest już zadaniem trudnym.

Południowa Polska: zorza polarna jest niewidoczna.

K-index = 5

Wskaźnik mocy zorzy: pomiędzy -10.0 a -15.0

Północna Polska: istnieje spora dysproporcja widoku między górną a dolną granicą. Gdy K-index dopiero ledwo przekracza -10.0, nawet z północnej Polski zorza może być wyłącznie fotograficzna (fiolet z nieznacznymi filarami), ale im bliżej -15.0, to zorza poza miastem przy dobrym niebie może być już bardzo dobrze widoczna gołym okiem. Wtedy tuż przy linii horyzontu pojawia się zieleń bez wyraźnych szczegółów (samo zamglenie), która sięga wysokość od kilku (przy małej gęstości) do nawet 20-30 stopni (przy wyższej gęstości i WMZ bliżej -15.0). Gołym okiem zorza jest czarno-biała, chyba że mamy dużą gęstość i WMZ bliżej dolnej granicy, to czerwonawy kolor filarów może być widoczny gołym okiem (sięgające do 15-45 stopni w zależności od WMZ), a zieleń przy horyzoncie nie jest już taka szara i wyraźnie ma inny kolor niż LP. Zielone fale podczas nasileń mogą czyhać przy północnym horyzoncie gdy jest bliżej granicy z K6.

Środkowa Polska: widoczność możemy określić jak dla północnej Polski przy bardziej rygorystycznych wartościach WMZ. Dopiero przy -15.0 jest szansa na wizualną zorzę z zielenią tuż przy horyzoncie. Z kolei przy -10.0 zorza na północy ginie, jeśli mamy tam jakiekolwiek LP. Potrzebne dobre warunki nieba i świetną miejscówkę obserwacyjną by sfotografować efektywną zorzę. Przy -10.0, niebo Bortle'a 4 to minimum, a przy -15.0 to już niebo Bortle'a 5. Przy średnio-słabych warunkach (np. Księżyc w kwadrze nad horyzontem, niebo pokryte cirrusem, słabsze parametry obiektywu jak np. 18mm f/3.5, miasto kilkudziesięciotysięczne kilkanaście kilometrów na północ) musimy się liczyć z tym, że taka zorza może nie złapać się nawet na zdjęciach.

Południowa Polska: bliżej górnej granicy (-10.0) może być bez szans na zorzę, ale bliżej dolnej (-15.0) jest spora szansa na fotograficzną zorzę polarną (fiolet z nieznacznymi filarami) pod warunkiem, że są bardzo dobre warunki nieba (zasięg gołym okiem 5.5+ mag).

K-index = 6

Wskaźnik mocy zorzy: pomiędzy -15.0 a -20.0

Północna Polska: gdy na zdjęciach możemy wyraźnie uzyskać detal zielonej zorzy przy horyzoncie (tj. nieregularne falowanie), to najprawdopodobniej mówimy o zorzy K6 niż K5. Charakteryzuje ją większa ilość filarów, które wysokością mogą sięgnąć Gwiazdy Polarnej. Filary wyraźnie przesuwają się gołym okiem i mają różną jasność i nasycenie. Fotograficznie bez problemu zarejestruje się z centrum większego miasta, ale aby zobaczyć tam wizualnie, może być jeszcze ciężko. Na pewno za miastem może dać już piękny widok nad północną częścią nieba. Za pomocą nowszych telefonów bez problemu uzyskamy wgląd na szczegółowość zorzy przy kilkunastu sekundowych ekspozycjach. Im bliżej dolnej granicy (-20.0), by objąć całą zorzę możemy powoli potrzebować coś szerszego niż 20mm na FF czy 14mm na APS-C. Zorza polarna filarami obejmuje tylko północ, nic nie sięgnie zenitu, a tym bardziej bez szans na południe. Przy bardzo dużej gęstości zielone zamglenie może sięgać nawet wysokości 30-60 stopni.

Środkowa Polska: zorza polarna jest bez problemu widoczna gołym okiem za miastem. Mnogość filarów i delikatna zieleń wyłania się ponad kilka stopni północnego horyzontu. Filary raczej nie przekraczają Gwiazdy Polarnej, ale wciąż zorza łapie się na większej części kadru przy szerokokątnym obiektywie.

Południowa Polska: ciemne miejscówki bez problemu będą wystarczające, aby zobaczyć zorzę gołym okiem. Przy górnej granicy (-15.0) i jednoczesnej pełni Księżyca, zorza może okazać się wyłącznie fotograficzna, jednak przy dobrych warunkach ukaże się także delikatna zieleń przy horyzoncie raczej bez konkretnego detalu. Filary mogą niekiedy przekraczać 30 stopni ponad horyzont. Opis zorzy jest zgodny także dla północnej Polski przy K-index 5.

K-index = 7

Wskaźnik mocy zorzy: pomiędzy -20.0 a -25.0

Północna Polska: znacząca zorza polarna z tańczącymi filarami przekraczającymi wysokość Gwiazdy Polarnej, lecz sięgającymi nie bardziej niż zenit. Jest także na tyle jasna, że gołym okiem widać z centrum większych miast (np. Gdańska). Charakterystyczne jest, że zieleń nie jest już pojedynczą tańczącą smugą, lecz obecnych jest wiele takich rozciągniętych pasów do 20-30 stopni ponad północny horyzont. Przy dużej gęstości towarzyszą też liczne zamglenia rozpościerające się po dużej części północnego nieba. Przy braku Księżyca zorza jest już na tyle jasna, że delikatnie rozświetla krajobraz i na długich ekspozycjach przybiera barwom nieba (czerwień, róż, zieleń). Dużą uwagę powinniśmy skupić zielonym pasmom zorzy, bowiem sięgając na wysokość 15-30° tworzą różnorodne wstęgi przypominające zorzę jak ze Skandynawii - te pięknie wychodzą przy ogniskowych rzędu 50-85mm. Pojawia się duża szansa na wystąpienie dodatkowych zjawisk obecnych przy burzach geomagnetycznych: SAR (Stable Auroral Red arc - rozświetlony na czerwono pierścień Ziemi), STEVE (Strong Thermal Emission Velocity Enhancement - rozświetlone biało-różowe pasma) oraz IPA (Isolated Proton Aurora - zielone mgiełki od elektrycznych interakcji z pierścieniem Ziemi) które jak już się pojawią, będą obserwowane w całej Polsce i prawdopodobnie sięgną dużo niżej na południe.

Środkowa Polska: zorza polarna jest również podobnie okazała jak w opisie wyżej. Filary przekraczają jednak wysokość Gwiazdy Polarnej, ale do zenitu jeszcze brakuje. Z centrum Warszawy mogą być widoczne wizualnie najjaśniejsze partie zorzy.

Południowa Polska: wciąż wspaniała zorza, choć porównując widoki z północnej i południowej Polski, dużo jej brakuje. Filary sięgają nie wyżej niż do Gwiazdy Polarnej, a nisko nad północnym horyzontem tańczy smuga zieleni. Zjawiska SAR, STEVE i IPA mogą sięgać do zenitu. Opis zorzy jest zgodny także dla północnej Polski przy K-index 6.

K-index = 8

Wskaźnik mocy zorzy: pomiędzy -25.0 a -40.0

Północna Polska: efekt jest taki jak przy K-index = 7 przy północnym horyzoncie, lecz tym razem zielone zorzowe fale obejmują dużo większą część nieba. Przy -25 będzie przekraczało 30 stopni ponad horyzont, -30 to wysokość Gwiazdy Polarnej, a -35 to już zenit (a więc cała północna półkula nieba). Im bliżej zenitu, tym filary krótsze. Wysoka gęstość przyczyni się do pojawienia się zielonkawego tła także po stronie południowej. Przy takiej zorzy polarnej dużo bardziej interesuje już nas zieleń, a filary stają się jedynie dodatkiem wprowadzającym inny kolor. Wysoka szybkość zmian kształtów zorzy powoduje, że czasy ekspozycji nie powinny przekraczać pięciu sekund. Zieleń ta jest bardzo dobrze widoczna z centrum większych miast czy pełni Księżyca. Prawdopodobieństwo wystąpienia zjawisk SAR, STEVE i IPA jest jeszcze większe.

Środkowa Polska: szczególnie blisko wyższej granicy, zorza polarna będzie sięgała do zenitu. Na pewno obraz zorzy będzie zbliżony do tej w północnej Polsce, tylko obejmujący mniejszą część nieba. I tutaj w zasadzie opis robi się podobny, bo zorza jest wizualnie już wszędzie podobna, tyle, że im bardziej na południe, tym mniejszy procent nieba. Południowa Polska: podobnie jak opis z północnej Polski, jeśli zmienimy na "-30, -35 i -40". Przy dolnej granicy opis zorzy jest zgodny dla północnej Polski przy K7.

K-index = 9

Wskaźnik mocy zorzy: poniżej -40.0

Opis zorzy nie wymaga podziałowi na część północną, środkową i południową. Przedni pas zielonej zorzy przechodzi bardziej na południe od Polski, a więc północna Polska obserwuje zorzę po każdej stronie nieba. Każda wstęga wygląda inaczej, a fotografowana z innej strony Polski (zachód-wschód) powoduje, że każde zdjęcie wygląda unikalnie dla danej lokalizacji. Południowa Polska przy dolnej granicy K9 będzie jeszcze skupiała się ku północy, choć mniej istotna część zorzy znajdzie się gdzieś i także na południu. Teraz dużą rolę odgrywa prędkość wiatru słonecznego i gęstość, ponieważ Bz swoje zadanie już wykonał. Te pierwsze wspomniane dwa parametry modulują jasność i efektywność zorzy. Słabszy wiatr i gęstość spowodują, że pomimo Bz pozwalajcego na przejście do K9, ogólna burza geomagnetyczna może zakończyć się na G4 (KP = 8).