Zorzowa Kraina – alerty o zorzy polarnej w Polsce!

[LibMar]

Witam

 

Po kilka miesiącach od ogłoszenia rozpoczęcia prac nad systemem alertów zorzy polarnej oraz stworzenia zorzowej społeczności, wreszcie efekt działań wychodzi na światło dzienne. Razem z @ANowak i @Za(KS)t chcemy zaprezentować wspólny projekt, czyli „Zorzową Krainę”, czyli nowy serwer na platformie Discord. Link do zaproszenia znajduje się niżej po kliknięciu w Spoiler (pokaż ukrytą zawartość - zapobiegając przed potencjalnym spamem przez automaty) 

 

Spoiler

https://discord.gg/sN5NGtUhTK (zaktualizowano 13 IV 2024 na link bez wygasania)

 

 

 

Wstęp.

W ciągu ostatnich kilkunastu miesiącach dużą uwagę skupiłem na zorzach polarnych widocznych z Polski. Co prawda, pierwszą obserwowałem w 2015 roku, jednak studia i minimum aktywności słonecznej w późniejszych latach uniemożliwiły częstszą obserwację tej kolorowej łuny. Dzisiaj Słońce znajduje się w maksimum 25 cyklu, co pozwala obserwować zorzę polarną z naszego kraju niemal co miesiąc. Mieszkając w północno-wschodniej Polsce wśród mniejszego zanieczyszczenia świetlnego zachęciło mnie, by posiedzieć przy tym zjawisku nieco dokładniej.

 

Mieszkamy na idealnej szerokości geograficznej, aby temat zórz polarnych był ciągle wysoko w rankingu zainteresowań. Nie pojawia się zbyt często, aby tematyka szybko się znudziła. Jednocześnie zorza nie jest zbyt rzadko (jak np. tranzyt Wenus), by po wydarzeniu szybko o tym zapomnieć. Zorza polarna ma w Polsce wielu tysięcy miłośników. A jeszcze więcej jest tych, którzy astronomią nigdy nie interesowali się, a chcieliby zobaczyć to zjawisko na własne oczy bez wyjeżdżania na Skandynawię. By to złapać, trzeba mieć jednak nieco wiedzy i szczęścia. A jeśli szukasz informacji jak i kiedy, to jesteś w idealnym miejscu!

 

Oczywiście zorza polarna jest bardziej spektakularna z północnych krajów Europy niż u nas. To jednak trochę inna zabawa. Lecisz, masz znakomitą zorzę podaną na tacy, robisz fotki i wracasz do Polski. Zdjęcia są jak najbardziej spektakularne. Wyjazd taki wymaga także poświęcenia wielu dni. Obserwacje zorzy polarnej w Polsce wyglądają inaczej, bo my mamy ją złapać. Zwykle wymaga wielu niewygodnych poświęceń, a emocje towarzyszące na koniec przy sięgnięciu zorzowego trofeum zupełnie nie występują w przypadkach, gdy zorza jest na niebie przez większość czasu. Cały ten „fun” ma miejsce w dowolnym dniu tygodnia, odrywając się chwilowo od codzienności. Łapanie zorzy polarnej w towarzystwie znajomych (czy na żywo, czy przez czaty) dodatkowo tylko pobudza, by zarejestrować kolory północy i wymienić się ze sobą reakcjami, fotkami czy spostrzeżeniami.

 

To, co w tematyce zórz polarnych jest wyjątkowe, jest słaba przewidywalność stosunkowo łatwo zauważalnego zjawiska, które niekiedy nie wymaga żadnego sprzętu optycznego, by zobaczyć. Po prostu łatwo to przegapić. Choć świadomość zjawiska jest dużo większa niż lata temu, bardzo dużo możemy jeszcze w tym poprawić. I chcemy w tym pomóc, tworząc projekt „Zorzowa Kraina”.

Podczas pisania tego postu miałem duże trudności w przekazaniu wszystkich potrzebnych informacji jak najbardziej skrótowo. Zdałem sobie sprawę, że mimo opierania się o jeden wskaźnik, temat jest nadal niezwykle szeroki i ciężko jest przekazać wszystko tak, by uniknąć dodatkowych pytań. Jeśli takie się pojawią, zadajcie w tym wątku

 

Zorzowa Kraina – cel projektu.

Analizowanie obserwowanych zórz polarnych (i tych, których nie udało się) zupełnie zmieniło postrzeganie kiedy zorza ma pojawić się, a kiedy nie ma na nią żadnych szans. Ci najmniej obeznani w temacie prawdopodobnie dowiedzą się o zorzy od znajomych lub przypadkowo znalezionego posta na Facebooku. Wchodząc nieco w szczegóły o przewidywaniu, pierwsze co spotkamy po drodze, to wskaźnik KP. I okaże się, że KP słabo koreluje z zorzą w Polsce, mnożąc pytania w stylu „dlaczego nie było zorzy, choć KP wynosiło 6?”. Z czasem dowiemy się, że w układance ma znaczenie wskaźnik Bz – im niższe, tym ma być lepiej. Tu już trochę trafniej można wstrzelić się w okna zorzowe, ale przy tym możemy „zmarnować” nadal sporo czasu.

 

Powiedziałbym, że kolejnym etapem znajomości powinna być dokładna ocena wskaźników i szukanie korelacji względem obserwowanego stanu na niebie. To zrobiliśmy za Was dla Was. I tak powstał nazywany przez nas wskaźnik mocy zorzy (WMZ). Do jego wyznaczenia służy wzór biorący pod uwagę wartość składowej Bz interplanetarnego pola magnetycznego (IMF)  oraz prędkości wiatru słonecznego – to zupełnie wystarczy. Do tej pory wzór był słabo wykorzystywany, gdyż w dużej mierze wynika z trudności w jego ręcznym wyznaczeniu. My chcemy to wszystko ułatwić i przygotować Wam najłatwiejszy sposób na zobaczenie zorzy polarnej w Polsce poprzez stworzenie systemu automatyzującego.

 

Nie jest to nazwane wcześniej „podanie zorzy na tacy”. Jest to tylko przekształcenie pomiarów z sond kosmicznych z punktu libracyjnego L1 w najbardziej adekwatną wartość określającą czy możemy mówić o zorzy u nas. To jest tylko kolejne (i przydatne) narzędzie, mające po prostu zwiększyć odsetek udanych wyjazdów w teren. Automatyzacja ta polega na dwóch zadaniach. Jedno, to stałe wyznaczanie wskaźnika mocy zorzy (z częstością jednej minuty) przez Discordowego bota do sprawdzania aktualnego stanu zorzowego i wysyłanie alertów w momentach, gdy rosną szanse na pojawienie się świateł północy. Obecnie nie posiadamy dobrego systemu dla obu. No chyba, że mówimy o alertach ze SpaceWeatherLive, jednak te sprawdzają się częściowo (i zazwyczaj jak jest już za późno) i działają na trochę innej zasadzie. Bardziej ogólnej, bowiem SWL działa międzynarodowo. My skupiamy się na Polsce z dużo dokładniejszą precyzją czasową.

 

Skrypt bota do Discorda został napisany przez Adama ze wsparciem Miłosza. Będąc na serwerze tworzymy jednocześnie społeczność, by stworzyć współpracę w polowaniu na Zorzową Karyśkę (czy jak kto woli i nazywa, Zośkę). Jest to miejsce, w którym możemy prowadzić rozmowy. Nie ogranicza nas ani liczba użytkowników (Messenger), sposób komunikacji (posty na FB) czy akceptacje przez administratorów (grupy na FB). Serwer stanowi repozytorium informacji o przewidywaniu i obserwowaniu zórz w Polsce. Przygotowywałem tam więcej wniosków niż gdziekolwiek indziej

 

Jak działa system alertu zorzowego?

Przede wszystkim, nieco o działaniu wskaźnika mocy zorzy. By wyznaczyć wartość WMZ dla Ziemi (czyli tego, co dzieje się w danej chwili), należy najpierw obliczyć średnią wszystkich pomiarów Bz oraz prędkości wiatru słonecznego całego 75-minutowego przedziału czasowego na lewo od momentu „Ziemia” na wykresach ze SpaceWeatherLive. Jeśli chcemy wyznaczyć wartość za 10 minut, to przesuwamy zakres średniej o 10 minut w prawo. Okaże się to zbyt trudne, by zrobić to pamięci – bot robi to stale i w każdej chwili może Wam przedstawić jak to się miało w ostatnich kilku godzinach. Aktualny wzór wygląda następująco:

 

WMZ = Bz - ((wiatr-360)/60)^1.3

 

Aby jak najłatwiej przedstawić skrótowo, w punktach kilka istotnych zasad:

·         Sonda kosmiczna w punkcie L1 (my używamy dane DSCOVR) znajduje się bliżej Słońca niż Ziemia. Dla niej można wyznaczyć wartość WMZ, której analogia dotrze do naszej planety po kilkudziesięciu minutach. To właśnie z tych danych przewidujemy która część obejmuje nas, jaka będzie np. za 15 minut czy jaka była godzinę temu.

·         Dla każdej wartości WMZ przyporządkowuje się wartość w skali K-index, która by było łatwiej, stanowi analogię do znanej 9-stopniowej skali KP-index. Przykładowo, jeśli WMZ wynosi -22.2, to K-index wynosi 7, bowiem mieści się w ustalonym przedziale -20.0 a -25.0. Jest duża szansa, że ogólnie będziemy mówili o KP = 7, choć wartość może różnić się o 1.

·         Wskaźnik WMZ bierze pod uwagę pogorszenie warunków zorzowych (np. burza geomagnetyczna KP = 6 przy Bz +15 to brak zorzy gdziekolwiek, więc K-index = 0).

·         Można przewidzieć jaka będzie zorza polarna w północnej, środkowej i południowej Polsce tylko z informacji, jakie wynosi teraz WMZ dla momentu „Ziemia”. Jeśli wynosi -22.2, to zorza powinna być taka, jak wskazuje przygotowany przez nas opis zorzy dla K-index = 7. Co więcej, opis widoku można bardziej rozszerzyć, bowiem dla średnich i niskich szerokości geograficznych podczas burz geomagnetycznych można skorzystać z przelicznika 1.2/100km (dlatego np. widok K6 z północy Polski będzie podobny jak w południowej Polsce przy K7).

·         Okno zorzowe (czyli pewność pojawienia się zorzy na polskim niebie) zaczyna się w momencie, gdy WMZ sięga -10.0 (początek K5). Istnieje możliwość, że w północnej Polsce przy dobrych warunkach nieba uda się sfotografować zorzę przy K4 (między -7.5 a -10.0). Dlatego K4 jest tylko dla chętnych, natomiast oficjalnie o zorzy w Polsce będziemy ogłaszali dopiero od K5.

·         Alerty są wysyłane tylko w momentach promocji na wyższe K-index, zaczynając od 4. Każdy użytkownik może sam zdecydować od jakiego poziomu będzie otrzymywać alerty (np. K4-K9, K5-K9, czy tylko K5), po zaznaczeniu odpowiednich ról na kanale #role. Przygotowaliśmy system, który zapobiega nadmiernemu wysyłaniu alertów w momentach, gdy WMZ ciągle faluje po granicy między jednym a drugim K-index.

·         Istnieje system alertowania CWMZ oraz WMZ. To pierwsze (zapisane jako K-early) informuje tylko o cząstkowych i przedwczesnych danych z DSCOVR, by bardzo wcześnie poinformować o poprawiających się warunkach i być na straży. Te nie zapowiadają jeszcze zorzy! Dopiero WMZ (czyli @K4 do @K9) są tymi właściwymi. A te drugie tagują tylko i wyłącznie dla sondy DSCOVR.

·         W takim razie, oficjalnie o zorzy polarnej w Polsce będziemy mówili wtedy, gdy bot taguje @K5. Informuje, że DSCOVR i analogia dotrze do nas za X min (z reguły 30-60 min). Jest to czas na przygotowanie się do obserwacji (spakowania i wyjazdu). Po upływie tego czasu, bot nadal wysyła wiadomość (już bez tagowania), że już to dotarło i można łapać zorzowe fotony. Co więcej, później także da znać o tym, że okno zorzowe się kończy. Ważne jest, że bot nie bierze pod uwagę pory dnia – alert może pojawić się np. o 3:00 czy 13:00 i na razie nie planuje się dodawać ograniczeń czasowych.

 

Zorzowe narzędzia od Zorzowej Krainy.

Poza samymi alertami, pierwsza wersja posiada także dużo innych ułatwień.

·         Na liście kanałów, u góry, możemy odczytać obecną wartość WMZ i K-index dla nas i dla punktu w L1 (DSCOVR). Należy wziąć tylko pod uwagę, że aktualizuje się to co 5 minut z powodu limitów Discorda (maksymalnie 2 razy na 10 minut).

·         Szczegółowe wartości wskaźnika mocy zorzy odnajdziemy pod !warunki. Dostajemy informację o CWMZ, EWMZ (WMZ dla Ziemi) i DWMZ (WMZ dla DSCOVR) z podanymi wartościami wskaźnika mocy zorzy, K-index, Bz, prędkości wiatru słonecznego, gęstości oraz liczby użytych pomiarów do wskazanego przedziału czasowego.

·         Istnieje możliwość przywołania dokładnego wykresu pod !wmz oraz !wmz6h (przykład wykresu w chwili wstawiania posta poniżej). Możemy z niego odczytać jak zmieniało się WMZ w przeszłości i co nas czeka w najbliższych minutach. Jeśli chodzi o czas na osi X, pozostawiliśmy sposób znany nam już ze SpaceWeatherLive – godziny są dla punktu libracyjnego L1, dla DSCOVR. Z wykresu można odczytać w jakich chwilach odbywały się okna zorzowe (o ile one nastąpiły).

·         Na kanale #k-index przygotowany został jak najdokładniejszy opis widoku zorzy polarnej przy danych wartościach K-index.

·         Na kanale #pytania-i-odpowiedzi przygotowałem różnorodne pytania z odpowiedziami, które mogą w wielu przypadkach pomóc, sprostować czy zwrócić uwagę na istotną kwestię. Tam generalnie jest dużo przydatnych treści by zrozumieć jak działa nasz system i jak obserwować zorzę.

 

 

Zorze skupiają fotografów, ponieważ zorza polarna w Polsce zawsze wygląda bardziej imponująco na zdjęciach niż w rzeczywistości. Liczę na to, że zdjęć będzie wpływało coraz więcej i będziemy na bieżąco z danymi (w tym celu powstał też kanał #zorza-zdjęcia). Powstały bot będzie czujny nawet na nagłe i niespodziewane CME, a gdy tylko odpowiednio skonfigurujemy powiadomienia w telefonie (wymagany ciągły dostęp do Internetu), możemy dostać alert także o 4 w nocy.

 

A skoro jest to pierwsza wersja, jest oczywiście nadal w fazie testów. Liczymy na feedback i zobaczymy jak będzie to działało. Jeśli coś będzie wymagało poprawek, to będą wprowadzane aktualizacje. Do tej pory mieliśmy okazję tylko raz testować bota (przy ostatniej burzy G4 z 25 marca), ale wówczas mieliśmy do dyspozycji tylko tyle, co komenda !warunki. Później pojawiły się alerty i wykresy.

 

Miłej zabawy!

[ANowak]

Cieszę się, że jestem częścią tego projektu od samego początku. Mam nadzieję, że wszystkim się przyda takie narzędzie, które udało się stworzyć. 

Ale żeby nie było, że to koniec, to to dopiero wersja "beta" tego bota. Pełna ma mieć także alerty o flarach słonecznych, pobieranie danych historycznych, a także takie rzeczy które nawet SpaceWeatherLive się nie śniły  

A tak poza tym to Gabriel wszystko ładnie wypunktował. Udanej zabawy!  

Edytowane 8 Kwietnia przez ANowak

[LibMar]

Na jutro przewidywana jest możliwa zorza polarna w Polsce. Jest to także pierwsza próba by sprawdzić, czy wszystko działa elegancko

Podmieniłem link zaproszenia na Discord, ponieważ poprzedni okazał się być działający tylko przez tydzień (a zostały mu tylko 2 dni). Nowy jest bezterminowy.

 

@ANowak świetnie kontynuuje rozwój bota o nowe rzeczy. Istnieje już możliwość przywoływania zdjęć SDO i SOHO, a także 24h timelapsy z dowolnej daty i długości fali dla SDO (np. !sdoarchiv 2020 12 11 0304). Istnieją także takie komendy jak !bz !speed (!predkosc) !density (!gestosc) !bt, które obejmują godzinowo szerzej niż na SWL  A wkrótce będzie tego więcej