Aby sfotografować zorzę polarną, musimy znaleźć się w miejscu, gdzie ona występuje. Okazuje się jednak, iż wbrew nazwie obszar występowania zorzy nie ogranicza się jedynie do obszarów polarnych i zorze były już widywane w krajach Morza Śródziemnego, a także na Florydzie i nawet w Meksyku na Półwyspie Jukatan oraz Karaibach. Nie każdy wie, ale zorze kilka razy w roku możemy też sfotografować w Polsce. W związku z tym, od czego zależy miejsce występowania zorzy? Żeby odpowiedzieć na to pytanie, warto przyjrzeć się mechanizmom odpowiedzialnym za jej powstawanie.

Głównym „winowajcą” powstawania zorzy polarnej jest aktywność naszej dziennej gwiazdy i związany z nią strumień naładowanych cząstek wyrzucanych w kierunku naszej planety. Czasami wyrzuty te odbywają w postaci potężnych wybuchów, znacznie częściej mamy jednak do czynienia z tzw. wiatrem słonecznym. Słowo wiatr idealnie opisuje to zjawisko, bowiem jego intensywność jest zmienna i zależy od wielu czynników. Prędkość tego wiatru waha się w granicach od kilkuset kilometrów na sekundę do grubo ponad tysiąca. Cząstki zbliżając się do Ziemi natrafiają na pole magnetyczne naszej planety (magnetosferę) i ze względu na posiadany ładunek zaczynając przemieszczać się wzdłuż linii tego pola.

Wiatr słoneczny po dotarciu do magnetosfery podąża wzdłuż linii pola magnetycznego i jest wpychany do atmosfery w okolicach biegunów magnetycznych. Zródło: NASA

Linie pola magnetycznego zbiegają się na północnym i południowym krańcu naszej planety tworząc tzw. bieguny magnetyczne. Występują one w pobliżu biegunów geograficznych i tam też naładowane cząstki z wiatru słonecznego wpychane są do jonosfery. Jonosfera to zjonizowana warstwa atmosfery występująca powyżej 50–60 km nad powierzchnią Ziemi, która zawiera duże ilości plazmy, czyli zjonizowanych atomów i cząsteczek gazów. I właśnie te cząsteczki pod wpływem elektronów i protonów z wiatru słonecznego zaczynają emitować fotony, a mówiąc językiem potocznym zaczynają świecić. Świecenie to ma różną barwę w zależności od tego, na jakie jony i jakich gazów natrafią naładowane cząstki wiatru słonecznego. Największy udział w powstawaniu zorzy mają jony tlenu i azotu. W wyższych warstwach jonosfery pobudzane są głównie jony tlenu, które emitują światło czerwone. Jednak ze względu na małe zagęszczenie jonów na tych wysokościach oraz niską czułość naszego wzroku na tę barwę, zorza o tym kolorze nie jest zbyt często widywana gołym okiem. W większości przypadków zorza objawia się w kolorze zielonym. Świecenie w tej barwie powstaje w niższych warstwach jonosfery, gdzie mamy do czynienia z większą koncentracją jonów tlenu, a dodatkowy udział mają tu dużo liczniejsze jony azotu. Dodatkowo nasz wzrok jest najczulszy na barwę zieloną i dlatego to ona dominuje najczęściej w obserwowanych zorzach.

----- R E K L A M A -----

RABATY FUJIFILM DO 10000zł

Fujifilm 8/3.5 XF R WR

3858 zł 2998 zł

Fujifilm X-H2S

11358 zł 10498 zł

Fujifilm GFX 100S

26998 zł 16998 zł

Fujifilm X-T5 BLACK

8798 zł 6798 zł

Na najniższych wysokościach udział jonów tlenu jest znikomy i za emisję światła zorzy odpowiada głównie azot, który świeci na niebiesko. Jednak by dostrzec tę barwę musimy mieć do czynienia z bombardowaniem atmosfery przez bardzo dużą liczbę cząstek, gdyż muszą one wedrzeć się bardzo głęboko w jonosferę, aby wystąpiło to zjawisko. Dlatego niebieskie zorze są dość rzadko spotykane.

Zdjęcie wyraźnie pokazuje, że w wyższych warstwach jonosfery zorza ma kolor czerwony, a wraz ze spadkiem wysokości przechodzi z zieleń i barwę niebieską. Zdjęcie wykonano podczas naszej Fotomisji na Lofoty w 2014 roku.

Podobne zjawisko obserwowaliśmy w 2015 roku podczas Fotomisji na Islandii. Jednak tutaj mniej cząsteczek dochodziło w niższe warstwy jonosfery i dlatego na zdjęciu dominuje kolor czerwony, który nie był widoczny gołym okiem.

Co ciekawe, wiatr słoneczny nie wpada do naszej atmosfery dokładnie nad biegunem magnetycznym, a wokół niego. W rezultacie zorze polarne najczęściej (nawet 200–250 razy w ciągu roku) zaobserwować można w tzw. strefie zorzowej, czyli pierścieniu o szerokości ok 3–6 stopni oddalonym o około 10–20 stopni od bieguna. Jednak zorza tworzy się w owalnym pasie zwanym owalem zorzowym powstającym w okolicach strefy zorzowej. Ilustruje to znakomicie poniższe zdjęcie zorzy na południowej półkuli wykonane 11 września 2005 przez satelitę NASA.

Aurora australis, czyli zorza na półkuli południowej. Zorze występujące na naszej półkuli nazywane są Aurora borealis. Źródło: NASA

Skoro owal zorzowy rozciąga się wokół biegunów magnetycznych, to dlaczego możliwe było obserwowanie zorzy w Polsce, a nawet w Grecji? Owal nie ma bowiem stałej szerokości. Podczas normalnej aktywności, czyli przy przeciętnej intensywności wiatru słonecznego, ma on niewielką szerokość (kilka, kilkanaście stopni, tak jak na zdjęciu), jednak wiatr, jak to wiatr, nigdy nie wieje ze stałą prędkością i zdarzają się tu często podmuchy i to podmuchy bardzo silne. Mieliśmy z takim do czynienia podczas naszej Fotomisji na Islandii w 2014, kiedy to owal zorzowy sięgał niemal do połowy Morza Bałtyckiego.

Prognoza owalu zorzowego z 17 marca 2015 roku, kiedy rozpoczynaliśmy naszą Fotomisję na Islandii. Rysunek nie przedstawia rzeczywistego owalu, a jedynie prawdopodobne obszary wystąpienia zorzy polarnej. Ciemnozielony kolor oznacza prawdopodobieństwo ok. 10% natomiast czerwony ponad 90%. Źródło: NOAA/Ovation

Nic więc dziwnego, że osoby mieszkające np. w Gdańsku mogły tego dnia fotografować kolorową łunę na północnym horyzoncie. Trzeba bowiem pamiętać, że choć polskie wybrzeże nie było pokryte przez owal, to zorza świeci na wysokości od 100 do nawet 500 km, a miejsce to jest doskonale widoczne nad horyzontem z odległości nawet setek kilometrów. Dlatego też bardzo często zorze fotografowane z Polsce są czerwone. Z naszego kraju najłatwiej dostrzec bowiem górną część zorzy (ta jak już wiemy jest koloru czerwonego), bowiem ta niższa chowa się pod horyzontem.

Najczęściej jednak owal nie jest aż tak okazały i w Europie roztacza się jedynie nad północnymi rejonami Skandynawii oraz nad Islandią. Z tego też powodu są to najlepsze obszary do obserwowania zórz. To na nich mamy największe prawdopodobieństwo podziwiania tego zjawiska i to właśnie dlatego tam udajemy się z naszymi Fotomisjami.

Jak mały owal by nie był, to zawsze przebiega przez Lofoty i Islandię. Dzięki temu w tych miejscach zorze mamy szanse zobaczyć nie tylko nad północnym horyzontem, ale na całym nieboskłonie. Ten optymalny obszar polowania na zorze rozciąga się między 65 a 70 równoleżnikiem. Dlatego też nie ma sensu wyjeżdżać zbyt daleko na północ – będąc na Spitsbergenie często możemy znaleźć się wewnątrz owalu i podobnie jak w Polsce zorze obserwować jedynie jako łunę nad horyzontem, jednak w tym przypadku nad południowym. Warto dodać, że analogiczny obszar pomiędzy 65 a 70 równoleżnikiem rozciąga się na półkuli południowej.

Skoro już wiemy dokąd wybrać się na polowanie na zorze, warto zastanowić się kiedy to zrobić. Na pewno nie latem. W okolicach koła podbiegunowego panuje wtedy dzień polarny. Zorze w ciągu dnia też występują, jednak niebo jest tak jasne, że ich po prostu nie widać. Teoretycznie idealne warunki panują zimą, bowiem wtedy mamy noc polarną, a więc dużo ciemniejsze niebo i dużo więcej czasu na obserwacje tego zjawiska. Jednak wyniki badań przeprowadzone na podstawie danych zebranych w ciągu 75 lat pokazują, że to w miesiącach bliskich równonocy (20/21 marca i 22/23 września) występuje dwa razy więcej zaburzeń geomagnetycznych niż w pozostałej części roku. Choć naukowcy od dawna wiedzieli, że okres bliski równonocy sprzyja powstawaniu zórz, to nie potrafili wytłumaczyć tego zjawiska. Dopiero w 2007 dzięki programowi satelitów THESIS wykryto coś na kształt sporadycznie pojawiających się magnetycznych „lin” łączących górną atmosferę Ziemi bezpośrednio ze Słońcem. Cząstki wiatru słonecznego przepływają wzdłuż tych lin, dostarczając energię dla burz geomagnetycznych i zórz polarnych. Okazuje się, że okres wiosny i jesieni sprzyja magnetycznemu połączeniu naszej atmosfery z dzienną gwiazdą. Ziemia obiega Słońce, a pochylone bieguny magnetyczne biegną pod różnymi kątami względem niego – przesuwając się w przód i w tył w rocznej kadencji. Jednak właśnie w okolicach równonocy pole magnetyczne Ziemi jest najlepiej zorientowane na „łączenie” się ze Słońcem.

Zorze świecą też za dnia, jednak wtedy jest zbyt jasno by je dostrzec. Na zdjęciu bardzo intensywna zorza, którą udało nam się sfotografować jednego wieczora podczas Fotomisji na Islandii, gdy na dworze nie było jeszcze ciemno.

Zatem idealne wydają się miesiące luty, marzec, kwiecień oraz wrzesień i październik. Mają one jeszcze jedną zaletę, bowiem w sytuacji, gdy zorze nie dopiszą, pozostaje nam jakieś 10–14 godzin dnia na fotografowanie krajobrazów, co może w pełni zrekompensować niedosyt nocnych obserwacji.

Wybierając dokładną datę naszego wyjazdu warto zwrócić uwagę na jeszcze dwa czynniki. Pierwszym z nich jest pogoda. Może się bowiem okazać, że np. w miejscu, które chcemy odwiedzić, w marcu większość dni jest deszczowa, co oznacza, że chmury pokrzyżują nam obserwacje. Pamiętajmy, że chmury wiszą kilka, kilkanaście kilometrów nad ziemią, a zorze świecą dużo wyżej i obłoki skutecznie je przysłonią. Drugi z czynników to faza Księżyca. Co z tego, że pojawi się nam zorza skoro blask Księżyca w pełni rozświetlający niebo skutecznie zniweluje piękno naszych obserwacji. Warto więc wybierać daty w okolicach nowiu lub kwadry. Z drugiej strony, jeśli zorza jest naprawdę intensywna, światło Księżyca może pozwolić na lepsze doświetlenie pierwszego planu. Zawsze przecież warto mieć na zdjęciu oprócz zorzy, jakieś ładne elementy krajobrazu.

Gdy w końcu znajdziemy się w odpowiednim miejscu i w idealnym czasie, a pogoda nam dopisze, to skąd mamy wiedzieć, że akurat tej nocy pojawi się zorza? Stu procent pewności nigdy nie będziemy mieć, jednak możemy z dużym prawdopodobieństwem przewidzieć, czy zjawisko to wystąpi, czy nie. Może nam to oszczędzić bezowocnego, wielogodzinnego marznięcia pod gołym niebem (pamiętajmy że jesteśmy w okolicach koła podbiegunowego), lub pozwolić nie przegapić spektakularnego zjawiska. Powiedzieliśmy wcześniej, że występowanie zorzy jest uzależnione od intensywności wiatru słonecznego, która jak się okazuje jest możliwa do przewidzenia. Ale o tym już w kolejnym rozdziale.