Izgatott molekulák miatt olyan szép a sarki fény

Izgatott molekulák miatt olyan szép a sarki fény

A Nap igen aktív volt az elmúlt években, így nemcsak Észak-Skandináviában lehetett gyönyörködni az éjszakai égbolton pompázó sarki fényben, hanem sokkal délebben is, például Hawaiin és Magyarországon is. Csak 2024-ben több mint húsz alkalommal lehetett látni itthon ilyen természetes tűzijátékot, de ez nem mindig volt így: 2022 előtt utoljára 2015-ben lehetett találkozni Magyarországon a jelenséggel.

Ahogy korábban írtuk, ennek az az oka, hogy közel volt a szoláris maximum. Hogy ezt megmagyarázzuk, bedobunk egy új kifejezést: napciklus. Egy napciklus durván tizenegy évig tart, ennek során a Nap mágneses tere egy szabályos minta alapján változik, mígnem a két mágneses pólus helyet cserél, és a csillag fokozatosan lenyugszik. A következő ciklusban aztán a Nap mágneses mezője visszatér az eredeti állapotába, ezzel pedig lezárul egy Hale-ciklus.

A szoláris maximum és a szoláris minimum a napfoltok mennyiségét jelzi, előbbinél a legnagyobb, utóbbinál a legkisebb ezek száma. A napfoltok száma azért fontos, mert ez összefügg a napkitörések vagy más néven flerek gyakoriságával, ezek pedig kulcsszerepet játszanak a nagyobb geomágneses viharok keletkezéséért felelős koronakidobódásban. A jelenlegi, huszonötödik napciklus 2019 decemberében kezdődött, így 2025 legelején a növekvő fázis tetején jártunk, azaz a napfoltok és a napkitörések mennyisége is a legnagyobb volt. A ciklus valamikor 2030 körül ér majd véget.

Amikor a Nap aktívabb, rengeteg töltött részecskét lő ki magából, ezt hívjuk napszélnek. A Föld mágneses mezője általában megállítja ezeket a részecskéket, de a pólusoknál kicsit gyengébb, ezért van az, hogy arrafelé rendszeresen előfordulnak a sarki fények, amik igazából nem mások, mint a mágneses pajzson átjutó töltött részecskék találkozása a Föld körüli molekulákkal.

Ahogy a Conversation írja, légkörünk nagyjából 20 százalék oxigén, 80 százalék nitrogén és egy kis extra, például víz, szén-dioxid és argon. Legkívül oxigénmolekulák keringenek, és amikor a Napból érkező részecskék beléjük csapódnak, szétválasztják az O₂ molekulákat, és O atomokat csinálnak belőlük. Ezek az atomok gerjesztett állapotban vannak, és ahogy lenyugszanak, fény formájában adják ki a felesleges energiát.

Az, hogy mikor milyen színekben fénylik az aurora, pont ugyanazon múlik, mint a tűzijátékoknál: hogy milyen molekula adja le az energiát, azaz bocsátja ki a fényt. A sarki fényben a zöldet az oxigénatomok akkor adják, amikor viszonylag hosszú idő alatt, majdnem egy egész másodpercen át az S gerjesztett állapotból lenyugszanak a D gerjesztett állapotig. (Ez relatíve hosszú, hiszen a nátriumnak elég ehhez a másodperc 1/17 000 000 000-oda.)

De ugye az atom még D állapotban is gerjesztett, és nincs egyértelmű útja annak, hogy megnyugodjon. Emiatt nehezebben jut el a P állapotba, nagyjából két percig küzd érte, amikor is piros fényt produkál.

Mindehhez arra van szükség, hogy az atomok ne ütközzenek más atomokkal, hogy ne tudják így leadni a felgyülemlett energiát. Ezért van az, hogy a sarki fény olyan magasan történik, mert a légkör érintett szintjén kevesebb dolog kering, ott kisebb az esélye, hogy az oxigénatomok koccanjanak. Viszont ezen a szinten oxigénből is kevesebb van, ezért leginkább az erősebb napszelek generálnak piros színt a sarki fénybe, és ez a zöld felett szokott megjelenni.

Északi fény Hollandiában a 2024. októberi geomágneses vihar idején – Fotó: Sjoerd Van Der Wal / Getty Images
Északi fény Hollandiában a 2024. októberi geomágneses vihar idején – Fotó: Sjoerd Van Der Wal / Getty Images

A zöld a leggyakoribb sarki szín, míg a piros a második. Ezenkívül viszont ott vannak még az N₂⁺ nitrogénmolekulák, amik kéket és pirosat produkálnak, ami a sarki fényben magentaként jelenik meg.

Kedvenceink
Partnereinktől
Kövess minket Facebookon is!