Auroralar (Kuzey - Güney Kutup İşıkları)

Auroralar (kuzey/güney kutup ışıkları) gökyüzündeki, özellikle kutup bölgelerinde gökyüzünde görülen, dünyanın mânyetik alanı ile güneşten gelen yüklü parçacıkların etkileşimi sonuncu ortaya çıkan doğal ışımalardır Bu ışımalar, genellikle geceleri gözlemlenir, ağırlıklı olarak İyonosfer’de meydana gelir Kutup aurorası veya kutup ışıkları olarak da anılır





Bu olgu yaygın olarak 60 ve 72 derece kuzey ve güney enlemleri arasında görünür, bu da arktik ve antarktik kutup dairelerinin içine düşer Kuzey enlemlerde bu etki aurora borealis(veya kuzey ışıkları) olarak adlandırılır





Aurora kelimesi Roma Şafak Tanrıçası’nın isminden gelmekte Boreas’da Yunancada kuzey rüzgarına Pierre Gassendi tarafından 1621 de verilen isimdir



Aurora borealis'in görünme olasılığı, kuzey manyetik kutbuna yaklaştıkça artar Manyetik kutbun yakınlarında oluşan auroralar tam 90 derece, fakat uzaktan kuzey ufkunu yeşilimsi bir parlaklıkla, bazen de güneş alışılmamış bir yönden doğuyormuş gibi soluk bir kırmızıyla aydınlatırlar Aurora borealis sıklıkla gündönümlerinde oluşur





Cree halkı bu ilginç olaya Ruhların Dansı adını vermişlerdirAvrupa'da orta çağlarda auroraların Tanrıdan işaretler olduğuna inanılırmış (Wilfried Schröder, Das Phänomen des Polarlichts, Darmstadt 1984)




Güney’deki oluşum, aurora australis(güney kutup ışıkları), benzer özelliklere sahiptir Ancak Antartika’da, Güney Amerika’da ve Avustralya’da daha yüksek enlemlerden görülebilir Australis anlamı ‘güneyin’ olan Latince bir kelimedir




Auroralar bütün dünyadan ve diğer gezegenlerde de gözlemlenebilir Daha uzun süreli karanlık ve manyetik alan dolayısıyla, kutuplara yakınlaştıkça daha çok görünür olurlar




Auroralar dünyanın üst atmosferlerinde, (80 km (50 mil), ionize nitrojen atomlarının bir elektron kazanan, ve uyarılmış (yüksek enerjili) seviyeden temel enerji düzeyine dönenoksijen ve nitrojen atomlarındaki fotonların emisyonlarının sonucudur Bunlar, solar rüzgar partiküllerinin çarpışması ve dünyanın manyetik alan çizgileri boyunca hızlanmasıyla ionize olmuşlardır




Auroranın mekanizması

Oksijenin temel seviyeye geri dönmesi, pek alışılmış değildir Yeşil ışık yayması bir saniyenin dörtte üçü, kırmızı ışık yayması iki dakikaya kadar bir süre alır Başka bir atom veya molekülle çarpışmalar yüksek enerjisini emecek, ve emisyonu engelleyecektir




Atmosferin en üstünde hem yüksek oranda oksijen bulunur, hem de bu tür çarpışmalar o kadar seyrektir ki, oksijene kırmızı yaymak için zaman kalırGiderek atmosferden aşağıya indikçe, çarpışmalar sıklaşır, böylece kırmızı emisyon oluşmasına vakit kalmaz, ve sonunda yeşil ışık emisyonu da engellenir




İşte, yüksekliğe bağlı olarak renklerin değişmesinin nedeni budur; yükseklerde oksijen kırmızısı ağır basarken, sonra oksijen yeşili ve nihayet çarpışmalar oksijenin herhangi bir şey yaymasını engellediğinde nitrojen mavi/kırmızısı hakim olur Yeşil tüm auroraların en yaygınıdır, ardından penbe, (açık yeşil ve kırmızı karışımı), saf kırmızı takip eder, sarı ( kırmızı ve yeşil karışımı), ve son olarak saf mavi




Auroralar güneşten sürekli dışarıya doğru ion akışı olan solar rüzgarlarla ilişkilendirilmektedir Dünyanın manyetik alanı, çoğu kutuplara yol alan, ve orada dünyaya doğru hızlanacak olan doğru bu partikülleri yakalar





Bu iyonlar ve atmosferik atomlar ve moleküller arasındaki çarpışmalar, kutup çevresinde büyük daireler şeklinde görünen aurora formunda enerji salınımına sebep olurlar Auroralar, koronal kütle enjeksiyonlarının, solar rüzgarın yoğunluğunu arttırdığı solar döngünün yoğun fazı sırasında, daha sık ve parlaktır




Oluşma Zamanları

Aurora çoğunlukla kutuplarda meydana gelen bir olaydır Güçlü bir manyetik fırtına geçici olarak aurorasal ovali genişlettiğinde, nadiren ılıman enlemlerde de görülür Büyük manyetik fırtınalar yaklaşık olarak 11 yılda bir gerçekleşen güneşlekesi döngüsü ile en yoğun fırtına ortaya çıkar ya da patlamada sonraki üç yıllık dönemde Fakat, aurorasal bölgenin içinde auroranın meydana gelme olasılığı, genel itibariyle IMF çizgilerinin eğimine (literatürde Bz ), özellikle güney yönlü olmasına, bağlıdır




Aurora olayını başlatan jeomanyetik fırtınalar aslında ekinoks aylarında daha belirginleşir Kutupsal aktiviteler ile bir ilgisi olmazken, neden jeomanyetik fırtınaların Dünya’nın mevsimlerine bağlı olduğu net olarak açıklığa kavuşmamıştır Manyetopozda, Dünya’nın manyetik alanı kuzeyi gösterir Bz büyük ve negatif olduğunda (IMF güneye doğru), Dünya’nın manyetik alanını temas noktasında kısmen engeller Güney yönlü Bz, güneş rüzgarının Dünya’nın daha içerideki manyetosferine ulaşabileceği bir kapı açar




Geometrik açının bir sonucu olarak Bz bu zamanlarda en çok etkisini gösterir Gezegenlerarası manyetik alan (IMF) Güneş’ten gelir ve güneş rüzgarı ile dışa doğru taşır Güneş’in hareketinden sebebiyle IMF sarmal şekildedir Nisan ve Ekim’de Dünya’nın manyetik kutup ekseni Parker sarmalı ile aynı hizada, en yakın konumuna gelir Sonuç olarak, Bz ‘nin güney yönlü ve kuzey yönlü hareketi en büyük olur




Fakat, Bz sadece jeomanyetik aktiviteyi etkilemez Güneş’in dönme ekseni Dünya’nın yörüngesine göre 8 derece eğiktir Güneş rüzgarı, güneşin ekvatoruna oranla, çok hızlı bir şekilde Güneş’in kutuplarından estiği için, her altı ayda Dünya’nın manyetosferini bastıran parçacıkların ortalama hızı artar ve azalır Dünya heliographic enleminin en yüksek olduğu 5 Eylül ve 5 Mart günlerinde, güneş rüzgarının hızı en yüksek değerine, ortalama, 50 km/sn hızına ulaşır




Hâlâ, ne Bz ne de güneş rüzgarı geometrik fırtınanın mevsimsel davranışını tam olarak açıklayamıyor Bu etkenlerin hepsi ancak bir oranında gözlenen yarıdönemsel değişimlere veri sağlıyor




Tarihte aurosal olaylar

28 Ağustos ve 2 Eylül 1859 tarihinde "büyük manyetik fırtına" nedeniyle meydana gelen auroralar yakın geçmişte şahit olunan en inanılmaz gösterisini yaptı Balfour Stewart, Kew Gözlemevi’nden Kraliyet Akademisi’ne 21 Kasım 1861’de gönderdiği metinde manyetograf cihazı ile iki aurorasal olayı belgelediğini yazdı ve gözlediği 2 Eylül 1859 tarihli olay ile Carrington-Hodgson ışıma olayı arasında bağlantı olduğunu kaydetti




2 Eylül 1859’daki ikinci aurorasal olayda ise sema o kadar geniş ve parlaktı ki; bu olay bilimsel yayınlarda, gemilerin seyir defterlerinde, Birleşik Devletler`deki nerdeyse tüm gazetelerde, Japonya`da ve Avustralya`da da geniş yer buldu New York Times 2 Eylül 1859 Cuma günü Boston’da Aurorayı "o kadar parlak ki saat 01’de normal bir yazı bile bu ışık sayesinde okunabilir" diye yazdı




Boston yerel saati ile 2 Eylül 1859 Cuma günü, GMT ye göre 6:00 olmalıydı ve bir saat geriden takip eden Kew Gozlemevi’ndeki manyetograf cihazı yoğun olan jeomanyetik fırtınayı kaydediyordu 1859 ve 1862 arasında Elias Loomis 1859’daki Büyük Aurorasal Gösteri hakkında dünyadaki aurorasal haberleri topladığı 9 parçalı bir seriyi Amerikan Bilim Dergisi’nde yayınladı Auroranın geçmişte çok yoğun olan koronal kütle püskürmesi (Güneş’in üretebileceği maksimum yoğunluğa çok yakın) sonucu oluştuğu düşünülürdü




Ayrıca, ilk defa aurorasal aktivitenin gerçeklestiği yer ve elektrik arasındaki ilişki net olarak fark edildi Anlaşılan bu durum o dönemde bilimsel manyetometre ölçümlerini mümkün hale getirdi Ayrıca o tarihlerde kullanılan 201,000 kilometrelik (125,000 mil) telgraf tellerinin kayda değer kısmının fırtına süresince saatlerce bozulduğunun da anlaşılması sağladı




Fakat aurorasal akım bazı telgraf tellerini uygun hale getirerek akımın (yerçekimsel indüklenmiş akım) geçmesine uyum sağladığı (Dünya’nın şiddetli dalgalanan manyetosferinden dolayı) anlaşıldı ve haberleşme için kullanıldı




Aşağıdaki sohbet 2 Eylül 1859 gecesi Amerikan Telgraf Hattı’nın iki operatörü Boston ve Portland, Maine arasında gerçekleşti, daha sonra Boston Traveler’da yayınlandı:
Boston telsizi (Portland telsizine): "Lütfen, 15 dakika süresince pillerin gücünü tamamen kesin"
Portland telsizi: "Öyle yapacağım Şimdi bağlantı kesildi"
Boston: "Benimki de kesik ve aurorasal akımla çalışıyoruz Yazdıklarımı nasıl alıyorsun?"
Portland: "Pillerden daha iyi – Akım yavaş yavaş gidip geliyor"
Boston: "Şu an bendeki akım çok güçlü ve piller olmadan daha iyi çalışıyor Aurora role manyetiğimiz için akımı çok güçlü yaparak pillerin akımını nötrlüyor ve artırıyor gibi Farz et ki, bu sorundan etkilendiğimizden, piller olmadan çalışıyoruz"
Portland: "Harika Yeni bir iş mi kursam ne!"
Boston: "Evet Başlayabilirsin"