Peaaegu kõik on kuulnud või näinud fotosid virmalistest. Mõnel teisel on olnud õnn neid isiklikult näha. Kuid paljud pole teadlikud kuidas need moodustuvad ja sellepärast.
Algab aurora borealis silmapiiril fluorestseeruva kuma. Siis see väheneb ja tekib valgustatud kaar, mis mõnikord sulgub väga helge ringi kujul. Kuid kuidas see moodustub ja millega on seotud selle tegevus?
Virmaliste moodustumine
Virmaliste teke on seotud päikese aktiivsus, Maa atmosfääri koostis ja omadused. Selle nähtuse paremaks mõistmiseks on huvitav selle kohta lugeda kosmoseorkaanid ja kuidas need mõjutavad virmaliste põlvkond.
Virmalisi võib täheldada Maa pooluste kohal ümmargusel alal. Aga kust nad tulevad? Nad tulevad Päikeselt. Toimub päikesetormides tekkinud subatoomiliste Päikesest pärit osakeste pommitamine. Need osakesed varieeruvad lillast punaseni. Päikesetuul muudab osakesi ja kui nad kohtuvad Maa magnetväljaga, siis nad kalduvad kõrvale ja poolustel on näha ainult osa sellest.
Elektroonid, mis moodustavad päikesekiirguse, tekitavad magnetosfääris leiduvate gaasimolekulideni jõudes spektraalset kiirgust, osa Maa atmosfäärist, mis kaitseb Maad päikesetuulest ja põhjustavad aatomi tasandil ergastust, mille tulemuseks on luminestsents. See luminestsents levib kogu taevas, tekitades looduse vaatemängu.
Uuringud virmaliste kohta
On uuringuid, mis uurivad virmalisi päikesetuule tekitamisel. See juhtub seetõttu, et kuigi teadaolevalt on päikesetorme ligikaudne ajavahemik 11 aastat, pole võimalik ennustada, millal virmalised tulevad. Kõigile inimestele, kes tahavad virmalisi näha, on see põrm. Poolustele reisimine ei ole odav ja aurora mittenägemine on väga masendav. Lisaks võib olla kasulik teada virmalised Hispaanias neile, kes ei saa kaugele reisida.
Et mõista, kuidas virmalised tekivad, on oluline mõista nende loomisega seotud kahte põhielementi: päikesetuult ja magnetosfääri. Päikesetuul on elektriliselt laetud osakeste, peamiselt elektronide ja prootonite voog, mis kiirgub Päikese kroonist. Need osakesed liiguvad muljetavaldavad kiirused, mis võivad ulatuda kuni 1000 km/s ja mida kannab päikesetuul planeetidevahelisse ruumi.
Magnetosfäär omalt poolt toimib kilbina, mis kaitseb Maad enamiku päikesetuule osakeste eest. Polaaraladel on aga Maa magnetväli nõrgem, võimaldades osadel osakestel atmosfääri tungida. See vastastikmõju on kõige intensiivsem geomagnetiliste tormide ajal, mil päikesetuul on kõige tugevam ja võib tekitada häireid magnetosfääris.
Osakeste vastastikmõju Maa atmosfääriga
Kui päikesetuule laetud osakesed tungivad Maa atmosfääri, interakteeruvad nad seal esinevate aatomite ja molekulidega, peamiselt hapniku ja lämmastikuga. See interaktsiooniprotsess tekitab virmalisi, genereerides värve ja kujundeid, mida me taevas näeme. Päikeseosakesed edastavad energiat atmosfääri aatomitele ja molekulidele, erutades neid ja viies need kõrgemasse energiaolekusse.
Kui aatomid ja molekulid jõuavad sellesse ergastatud olekusse, kipuvad nad naasma oma põhiolekusse, vabastades täiendava energia valguse kujul. See valguse emissiooniprotsess annab virmalistele iseloomulikud värvid. Kiirgava valguse lainepikkus sõltub kaasatud aatomi või molekuli tüübist ja interaktsiooni käigus saavutatud energiatasemest, mida saab lähemalt uurida Maa atmosfääri kihid.
Hapnik vastutab aurora kahe põhivärvi eest. Roheline/kollane esineb energia lainepikkusel 557,7 nm, samas kui punasema ja lillaka värvuse annab nende nähtuste harvem pikkus, 630,0 nm. Eelkõige kulub ergastatud hapnikuaatomil punase footoni kiirgamiseks peaaegu kaks minutit ja kui üks aatom selle aja jooksul teisega kokku põrkub, saab protsessi katkestada või lõpetada. Seega, kui näeme punaseid aurorasid, leidub neid kõige tõenäolisemalt ionosfääri kõrgematel tasanditel, umbes 240 kilomeetri kõrgusel, kus üksteist segavaid hapnikuaatomeid on vähem.
Värvid ja gaasid: hapnik ja lämmastik
Virmaliste värvid on tingitud päikeseosakeste ja Maa atmosfääri erinevate gaaside koosmõjust. Hapnik ja lämmastik on peamiselt vastutavad värvide mitmekesisuse eest, mida me aurora borealis'e ajal taevas näeme. Päikeseosakeste poolt ergastatud hapnik võib sõltuvalt interaktsiooni kõrgusest kiirata rohelist või punast valgust. Madalamal, umbes 100 kilomeetri kõrgusel, kiirgab hapnik rohelist valgust, kõrgemal aga umbes 200 kilomeetri kõrgusel punast valgust. Selle nähtuse täielikumaks mõistmiseks on soovitatav lugeda selle kohta külm selgetel öödel, siis on need aurorad kõige paremini nähtavad.
Lämmastik annab omalt poolt kaasa virmaliste sinistele ja lilladele toonidele. Kui päikeseosakesed ergastavad lämmastikumolekule, võivad need kiirguda sinine või lilla valgus, luues kontrasti hapniku tekitatud värvidega. Nende värvide kombinatsioon tekitavad muljetavaldavad mitmevärvilised aurorad, mis valgustavad öist taevast polaaraladel.
Virmaliste värvid
Kuigi virmalisi seostatakse tavaliselt erkrohelise värviga, võivad need tegelikult esineda erinevates värvides. Roheline on kõige levinum hapnikuaatomite ergastamise tõttu umbes 100 kilomeetri kõrgusel. Siiski Erinevatel kõrgustel ja erinevat tüüpi gaasidega võivad ilmneda muud värvid:
- Roheline värvus: tekib hapniku ergastamisel 100 km kõrgusel.
- Punane värvus: tekitab hapnik kõrgemal, umbes 200 km kõrgusel.
- Sinine värvus: põhjustatud päikeseosakeste vastasmõjust lämmastikuga.
- Lilla värvus: samuti lämmastiku ergastuse tulemus, mis lisab kontrasti rohelisele ja punasele tulele.
Aurorad teistel planeetidel
Aurorad ei ole ainult Maa peal. Tänu Hubble'i kosmoseteleskoobi ja kosmosesondide tehtud vaatlustele oleme suutnud tuvastada aurorasid teistel Päikesesüsteemi planeetidel, nagu Jupiter, Saturn, Uraan ja Neptuun. Kuigi moodustamise põhimehhanism on kõigil neil planeetidel sarnane, nende päritolus ja omadustes on märkimisväärseid erinevusi. Nende erinevuste paremaks mõistmiseks võib uurida suurejoonelised ilmastikunähtused.
Saturnil on aurorad oma päritolu poolest sarnased Maa omadega, kuna need tulenevad ka päikesetuule ja planeedi magnetvälja vastasmõjust. Jupiteril erineb protsess aga kuu Io toodetud plasma mõju tõttu, mis aitab kaasa intensiivsete ja keerukate aurorade tekkele. Need erinevused muudavad aurorade uurimise teistel planeetidel põnevaks uurimisvaldkonnaks, võimaldades meil paremini mõista Päikesesüsteemis toimuvaid füüsilisi protsesse.
Uraani ja Neptuuni auroradel on ka iseloomulikud tunnused nende magnettelgede kalde ja atmosfääri koostise tõttu. Need erinevused nende planeetide magnetväljade struktuuris ja dünaamikas mõjutavad aurorade kuju ja käitumist, pakkudes võimalust uurida, kuidas need nähtused erinevates planeetide keskkondades muutuvad.
Lisaks on mõnedel Jupiteri satelliitidel, nagu Europa ja Ganymede, avastatud aurorasid, mis viitab keeruliste magnetprotsesside olemasolu nendel taevakehadel. Tegelikult jälgis aurorasid Marsil 2004. aastal tehtud vaatluste käigus kosmoseaparaat Mars Express. Marsil puudub Maaga analoogne magnetväli, kuid sellel on maakoorega seotud lokaalsed väljad, mis vastutavad planeedi aurorade eest.
Seda nähtust on hiljuti täheldatud ka Päikesel. Neid aurorasid toodavad elektronid, mis kiirendavad pinnal oleva päikeselaigu kaudu. Samuti on tõendeid aurora kohta teistel tähtedel. See tõstab esile aurora tähtsus väljaspool meie planeeti, kuna need annavad olulist teavet teiste taevakehade magnetväljade ja atmosfääri kohta.
Virmalisi vaadeldes
Virmaliste tunnistajaks saamine on unustamatu kogemus, kuigi nõuab planeerimist ja kannatlikkust. Nende märkamise tõenäosuse suurendamiseks on oluline valida soodne aeg ja asukoht. Augusti keskpaigast aprillini on polaaraladel ööd pikemad ja pimedamad, mis suurendab selle nähtuse nägemise tõenäosust. Teema vastu huvitatutel on kasulik üle vaadata Teave Kiruna, virmaliste linna kohta.
Parimad piirkonnad virmaliste vaatlemiseks on Norra, Island, Soome, Rootsi, Kanada ja Alaska, kus selge taevas ja ilmastikutingimused soosivad vaatemängu. Soovitav on otsida kohti linnadest eemal et vältida valgusreostust ja nautida paremat nägemist. Kui soovite rohkem teada saada, konsulteerige Suurejooneline virmaliste torm Kanadas.
Lisaks on ülioluline valmistuda külmaks ja kanda madala temperatuuriga sobivat riietust. Olulist rolli mängib kannatlikkus, sest aurorad võivad tekkida ja kiiresti hajuda. Geomagnetilise aktiivsuse prognoosidega kursis olemine ja sobiva kaamera olemasolu aitavad seda nähtust kogu selle hiilguses jäädvustada.
Kliimamuutused on aga hakanud mõjutama ka aurorade nähtavust. Temperatuuri tõus ja polaarjää sulamine võivad mõjutada atmosfääri tihedust ja koostist, muutes potentsiaalselt aurorade nähtavust Maa pinnalt. Veelgi enam, linnapiirkondade suurenev valgusreostus muudab selle loodusnähtuse vaatamise keeruliseks, mistõttu on kogemuse täielikuks nautimiseks vaja reisida kaugematesse piirkondadesse.
Virmalised tuletavad meelde meie universumi majesteetlikkust ja keerukust. Nende nähtuste mõistmisel avaneb hulk võimalusi nende põneva ilu ja nende taga olevate füüsiliste protsesside uurimiseks.
