17. Aurora
Polární záře pozorovaly severské národy od nepaměti. Považovaly je za plápolající duše mrtvých nebo za jiné nadpřirozené jevy. O polárních zářích nám pravidelně referovali mořeplavci z období objevitelských cest do vysokých severních nebo jižních zemských šířek. Polárním zářím se na naší polokouli správně říká Aurora Borealis neboli severní záře. Tento název pro tehdy ještě nevysvětlený jev navrhnul francouzský filosof Pierre Gasendi na počátku 17. století. V roce 1741 pozoroval Olof Hiorter, asistent nám dobře známého Andesre Celsia, chvění magnetické střelky při polární záři. Hiortra s Celsiem proto napadlo, že polární záře musí nějak souviset s magnetickým polem Země. Správný mechanizmus polárních září pochopil v hrubých obrysech až norský vědec Kristian Birkeland. V roce 1896 správně navrhnul, že polární záře jsou způsobeny elektrony přicházejícími ze Slunce, které interagují s magnetosférou Země a vybudí atomy a molekuly v horních vrstvách atmosféry.
Birkeland byl nejen vynikající teoretik, ale i experimentátor. Na počátku 20. století sestrojil ve své laboratoři napodobeninu Země s elektromagnetem uvnitř, kterou nazval terrela. Ve vakuové komoře ji ostřeloval elektrony a ve zbytcích plynu se mu skutečně podařilo zažehnout kolem pólů plošný výboj, který připomínal polární záři. Dnes je jeho Terrella umístěna v Muzeu polárních září v norském městečku Tromso. Říká se, že Birkelandova laboratoř vysokých napětí byla velmi nebezpečná a že asistenti museli povinně mít jednu ruku v kapse, aby se náhodně nedotkli něčeho kovového a jejich tělem neproběhnul nechtěný výboj. I tak byla úmrtnost asistentů značná. Uznání se Birkeland za svého života nedočkal. Zemřel v roce 1917 a jeho teorie byla ověřena až o půl století později.
Ze Slunce proudí sluneční vítr – neustávající proud elektronů, protonů, alfa částic a fotonů, který zaplavuje celou sluneční soustavu. Sluneční vítr v sobě obsahuje různé chuchvalce částic ne nepodobné poryvům skutečného větru. Těmto chuchvalcům se odborně říká plazmoidy a jsou vyvrhovány z atmosféry Slunce, tzv. koróny. Plazmoidy nejsou složeny jen z částic, nesou s sebou i magnetické pole. Pokud si to namíří k Zemi, může magnetické pole plazmoidu způsobit magnetickou bouři, při které se střelka kompasu divoce komíhá a v drátech dálkových vedení se indukuje nebezpečné napětí. Nabité částice z plazmoidu, zejména elektrony, se dostanou do horních vrstev atmosféry, kde vybudí atomy a molekuly. Vznikne nádherný plošný výboj, zpravidla zelené nebo červené barvy, jehož dolní hranice bývá kolem 70 kilometrů nad zemí a horní až několik set kilometrů nad Zemí. Tloušťka zářící stěny je jen několik kilometrů. Polární záře vznikají po průniku plazmoidu do zemské magnetosféry současně na mnoha místech obou polokoulí a vytvářejí charakteristické prstýnky kolem pólů, nejčastěji kolem 70. stupně geomagnetické šířky.
* * *
Slyšeli jste? To nebyla nahrávka ze scifi filmu, ale družicový záznam nízkofrekvenčních elektromagnetických vln, které doprovázejí polární záře. Říká se jim kilometrové aurorální vlny a vytvářejí je elektrony slunečního větru pohybující se podél zemských magnetických siločar. Původní frekvence této nahrávky jedné z čtveřice evropských družic Cluster byla ve stovkách kilohertzů. Na Univerzitě v Iowě ji převedli do zvukové oblasti. Některé nahrávky elektromagnetických vln doprovázejících polární záře poněkud připomínají zvuk robota R2-D2 z Hvězdných válek.
* * *
Opět šlo o nahrávku pořízenou na jedné ze čtveřice evropských družic Cluster, tentokrát v roce 2008.
Rozzářené stěny polárních září se překrásně vlní, a pokud na deset sekund zavřete oči, snadno si povšimnete výrazné změny tvaru svítících záclon. Až se jednou dostanete do severských zemí, nejlépe za polární kruh, nezapomeňte se v noci podívat na oblohu a nenechte si tuto překrásnou přírodní podívanou ujít.