Severna svetlost, poznata i kao aurora borealis, nastaje visoko u atmosferi kada čestice koje stižu sa Sunca stupaju u interakciju sa gasovima oko Zemlje. Prizor može izgledati kao da se na nebu pomera ogromna svetleća zavesa, ali iza tog utiska krije se složen proces u kojem učestvuju Sunčev vetar, Zemljino magnetno polje i atomi u gornjim slojevima atmosfere. Boje, oblik i kretanje svetlosti zavise od vrste gasa koji učestvuje u procesu, visine na kojoj se sudari događaju i energije čestica koje do atmosfere stižu. Atmosfera je ovde sredina kroz koju se odvija čitav proces.
Odakle dolaze čestice koje pokreću pojavu
Sunce ne emituje samo svetlost i toplotu. Sa njegove spoljašnje atmosfere neprestano u svemir odlazi tok električno naelektrisanih čestica, poznat kao Sunčev vetar. Taj tok uglavnom čine elektroni i protoni, koji putuju kroz međuplanetarni prostor.
Kada Sunčev vetar stigne do Zemlje, najveći deo čestica ne prodire direktno u atmosferu. Zemljino magnetno polje predstavlja važnu zaštitu jer skreće veliki deo naelektrisanih čestica i usmerava njihovo kretanje oko planete.
Međutim, magnetno polje nije potpuno nepropusna barijera. U polarnim oblastima postoje uslovi koji omogućavaju da deo čestica bude usmeren duž magnetnih linija prema gornjoj atmosferi. Tamo počinje proces koji na kraju možemo videti kao auroru.
Šta se događa visoko iznad Zemlje
Čestice koje dospeju u gornju atmosferu sudaraju se sa atomima i molekulima gasova. Najvažniji učesnici u stvaranju vidljive svetlosti su kiseonik i azot.
Sudar može preneti energiju na atom ili molekul i privremeno ga dovesti u pobuđeno stanje. Pobuđeni atom ne može dugo ostati u tom stanju.
Kada se vrati u stabilnije stanje, oslobađa deo primljene energije u obliku fotona, odnosno čestice svetlosti. Veliki broj takvih procesa u isto vreme stvara svetleće oblasti koje sa tla izgledaju kao trake, lukovi ili zavese.
Proces se odvija veoma visoko iznad površine Zemlje, u gornjim slojevima atmosfere. Zato se aurora može prostirati na ogromnoj površini neba, iako je sam izvor pojedinačnih svetlosnih emisija na nivou atoma i molekula.
Zašto severna svetlost ima različite boje
Boja aurore zavisi od gasa koji emituje svetlost i od visine na kojoj se sudari odvijaju. Kiseonik može stvarati karakterističnu zelenu svetlost, koja je među najčešćim bojama severne svetlosti. U određenim uslovima kiseonik može doprineti i crvenkastim nijansama. Azot i njegovi molekuli mogu doprineti plavim, ljubičastim i crvenkastim tonovima.
Na konačan izgled utiču i energija čestica, gustina atmosfere i način na koji se svetlost prostire kroz slojeve vazduha. Zbog toga dve aurore ne moraju izgledati isto. Jedna može biti pretežno zelena i jasno oblikovana, dok druga može imati više nijansi i širiti se preko velikog dela neba. Boja zato nije slučajni vizuelni efekat, već posledica konkretnih fizičkih procesa u atmosferi.
Zašto svetlost izgleda kao da se pomera
Oblik aurore povezan je sa Zemljinim magnetnim poljem i promenama u toku naelektrisanih čestica. Kada se uslovi u magnetosferi menjaju, menja se i način na koji se čestice usmeravaju prema atmosferi. Zbog toga svetleće oblasti mogu da se pomeraju, talasaju ili menjaju intenzitet.
Utisak zavese nastaje zato što se svetlost ne pojavljuje kao jedna nepomična tačka. Umesto toga, veliki broj svetlećih oblasti formira izdužene strukture koje prate magnetne linije i menjaju se dok se menjaju uslovi u gornjoj atmosferi.
Ljudskom oku taj proces može izgledati veoma dramatično, naročito kada se intenzitet brzo menja. Međutim, sama svetlost nastaje na mikroskopskom nivou, kroz pojedinačne prelaze atoma i molekula između različitih energetskih stanja.
Zašto je najčešća blizu polova
Severna svetlost se najčešće pojavljuje u visokim geografskim širinama zato što Zemljino magnetno polje tamo pogoduje usmeravanju čestica prema gornjoj atmosferi. Slična pojava postoji i na južnoj hemisferi i naziva se južna svetlost, odnosno aurora australis.
Tokom snažnijih aktivnosti na Suncu, poremećaji u Sunčevom vetru mogu pojačati geomagnetnu aktivnost. Tada auroralni oval može da se proširi prema nižim geografskim širinama, pa se severna svetlost povremeno može videti i iz oblasti u kojima je inače retka.
Na prizor utiču i uslovi posmatranja. Potrebni su dovoljno tamno nebo, malo svetlosnog zagađenja i odgovarajući položaj aurore.
Zato ista aktivnost u atmosferi može biti veoma uočljiva na jednom mestu, a gotovo neprimetna na drugom.
