Zorze polarne na Uranie

0

Naukowcom po raz pierwszy udało się przechwycić widok zorzy polarnej ponad powierzchnią olbrzymiego, lodowego Urana, udowadniając ponownie, jak osobliwa jest ta odległa planeta.

Odkrycie i obserwacja urańskich zorzy wymagało prowadzenia długotrwałych, dokładnie zaplanowanych badań przy użyciu aparatury orbitalnego teleskopu Hubble. W przeciwieństwie do zjawiskowych ziemskich zorzy, które mienią się czasami wiele godzin kolorami od zieleni po purpurę, te na Uranie są dużo bledsze i trwają zaledwie kilka minut.

Oddalony o średnio 20 jednostek astronomicznych (j.a. to około 150 mln km) od Słońca, gigantyczny, zimny Uran, jest światem skrywającym wiele tajemnic. Już jego ruch obrotowy jest niespotykany w całym Układzie Słonecznym. Nachylenie osi rotacji względem płaszczyzny orbity wynosi bowiem blisko 97°, toteż planeta zdaje się „toczyć na boku”.

Odkryty na początku lat 80-tych osiemnastego stulecia, gazowy olbrzym o błękitnawo-zielonkawym zabarwieniu, po ponad 200 latach wciąż jest słabo zbadany. Rąbka tajemnicy uchyliła nieco sonda Voyager 2, która ćwierć wieku temu przemknęła obok tego globu. To właśnie wtedy po raz pierwszy odnotowano zorze polarne na Uranie, choć różniły się one od tych, które zarejestrowano ostatnio.

Dla przypomnienia, zorze polarne są zjawiskiem związanym z magnetosferą, czyli strefą pola magnetycznego, otaczającego planetę, dominującego nad ruchami naładowanych cząstek. Siły magnetyczne kierują wiatry słoneczne, czyli strumienie cząstek wypływających ze Słońca, złożone w głównej mierze z protonów i elektronów o dużej energii, ku biegunom magnetycznym, które przenikając przez atmosferę tworzą zorze. Nic też dziwnego, że na Ziemi z reguły są rejestrowane na wysokich szerokościach geograficznych, najczęściej za kołem podbiegunowym, chociaż zdarzają się też niżej, nawet w Polsce.

O ile odległość między ziemskim biegunem magnetycznym, a rotacyjnym jest stosunkowo niewielka i wynosi ok. 11°, o tyle w przypadku Urana oba bieguny rozbiegają się do poziomu 60°. Nic też dziwnego, że urańskie zorze mają niewiele wspólnego z tymi, widzianymi na Błękitnej Planecie. Co więcej, „magnetosfera wokół Urana, w przeciwieństwie do tej wokół Ziemi, czy nawet Saturna i Jowisza, jest bardzo słabo znana” – zwraca uwagę Laurent Lamy z Obserwatorium de Paris w Meudon, nadzorujący nowe badania.

Naukowcy podejrzewają, że niecodzienność zorzy na Uranie jest następstwem dużego odchylenia biegunów magnetycznych od tych rotacyjnych. Snują również teorie, że pole magnetyczne wokół siódmej planety w naszym Układzie Słonecznym jest kształtowane przez pokłady oceanu solnego znajdującego się na globie.

Kiedy 25 lat temu Voyager 2 rejestrował zorze na powierzchni Urana, planeta znajdowała się w okresie przesilenia – jej oś rotacji była skierowana ku Słońcu. Bieguny magnetyczne ustawiły się pod dużym kątem względem wiatru słonecznego, tworząc magnetosferę podobną do ziemskiej, tyle że bardziej dynamiczną. Dzięki zaistniałym warunkom, zorze w 1986 trwały znacznie dłużej w porównaniu do nowo odkrytych oraz były widziane głównie na „nocnej” stronie planety. Niestety, teleskop Hubble nie jest w stanie obserwować tej części planety, toteż naukowcy nie mogą określić czy i jakie zorze tam występują.

Najświeższe obserwacje były przeprowadzone, gdy Uran wszedł w fazę odpowiadającej ziemskiej równonocy, charakteryzującej się tym, że żaden z jego biegunów rotacyjnych nie był skierowany w stronę Słońca, a oś rotacji była zorientowana niemalże prostopadle względem kierunku działania wiatru słonecznego. Odległe bieguny magnetyczne zaś, na skutek szybkiej rotacji, każdego dnia zwracały się ku macierzystej gwieździe. “To prawdopodobnie jest powodem osobliwości zorzy na Uranie” – tłumaczy Lamy. Ta konfiguracja może być unikalna w całym Układzie Słonecznym, biorąc pod uwagę, że miejsca, na których stwierdzono występowanie zorzy w 2011 roku, są położone w pobliżu północnego bieguna magnetycznego na Uranie.

Dla uściślenia to, że udało się sfotografować niecodzienne zjawisko, było następstwem sprzyjających czynników i długotrwałych planów. W zeszłym roku, Ziemia, Jowisz i Uran ustawiły się w jednej linii. W połowie września, satelity obserwacji Ziemi odnotowały dotarcie wiatru słonecznego w okolice naszej planety jakieś dwa, trzy dni po rozbłyskach. Do Jowisza dotarł on dwa tygodnie później, zwiększając uprzednio prędkość do ok. 500 km/s. Na tej podstawie można było się spodziewać, że w połowie listopada osiągnie on okolice Urana. To zmobilizowało naukowców do przygotowania teleskopu Hubble do obserwacji powierzchni planety.

Lepsze poznanie magnetosfery Urana może pomóc naukowcom w badaniach nad funkcjonowaniem magnetosfery ziemskiej. Studiowanie procesów zajścia całego mechanizmu w innych systemach planetarnych, może bezpośrednio przełożyć się na lepsze zrozumienie tych zjawisk, które rozgrywają się nad naszymi głowami.

(AGU)Zdjęcia zórz na Uranie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble w 2011 roku / Credits: HST, Laurent Lamy, AGU

Share.

Comments are closed.