Elfy i sprajty czyli jednak poważna nauka

Zamieszczony przez w dniu 10 lipca 2019

Elfy i sprajty czyli jednak poważna nauka

Pomię­dzy 3–5 lipca 2019 roku w Insty­tu­cie Geo­fi­zyki PAN w War­sza­wie odbyła się Kon­fe­ren­cja “Pola Elek­tro­ma­gne­tyczne ULF/ELF na Ziemi i w Prze­strzeni Kosmicz­nej”.
Kon­fe­ren­cja ta, należy do ciągu “Spo­tkań Biesz­czadz­kich”, któ­rych było już ponad 20, a doty­czyły podob­nej tema­tyki, upra­wia­nej od kil­ku­dzie­się­ciu lat, z któ­rej na czoło wybija się bada­nie Rezo­nan­sów Schu­manna. Od ponad dwóch dekad, zespół naukowy z Obser­wa­to­rium Astro­no­micz­nego UJ i Kate­dry Elek­tro­niki AGH, pro­wa­dzi w Biesz­cza­dach auto­ma­tyczne obser­wa­cje natu­ral­nego pola elek­tro­ma­gne­tycz­nego (EM) Ziemi w paśmie ELF, czyli pola o eks­tre­mal­nie niskiej czę­sto­tli­wo­ści, obec­nie w zakre­sach od 0.03 HZ do 60Hz (Ela7), od 0.03 do 300 Hz (Ela10), czy od 0.03 Hz do 900 Hz (Ela 11) i induk­cyj­no­ści paru pT (piko Tesli), w tym oczy­wi­ście obser­wa­cje Rezo­nan­sów Schu­manna.

Pole to, zasi­lane jest poprzez wyła­do­wa­nia atmos­fe­ryczne na całej Ziemi. Śred­nio w cza­sie burz na naszej pla­ne­cie, obser­wuje się około 60 piorunów/sek. Te elek­tryczne wyła­do­wa­nia pod­trzy­mują roz­cho­dzące się fale ELF we wnęce rezo­nan­so­wej, jaką two­rzy powierzch­nia Ziemi i Jonos­fera. Pewne czę­sto­ści fal elek­tro­ma­gne­tycz­nych (8 Hz, 14 Hz, 22 Hz, 28 Hz, 32 Hz) są w tej wnęce uprzy­wi­le­jo­wane, i prze­no­szona przez nie ener­gia jest prak­tycz­nie pozba­wiona strat, a noszą one nazwę – na cześć odkrywcy austriac­kiego fizyka – Rezo­nan­sów Schu­manna. Obser­wa­cje tych rezo­nan­sów, ze względu na ich spe­cy­fikę, powinny być pro­wa­dzone w “czy­stej’ elek­tro­ma­gne­tycz­nie stre­fie. Po dłu­giej serii ana­liz, wybrano już w 1992 roku oko­lice Biesz­czadz­kiego Parku Naro­do­wego w doli­nie Jawor­nika, jako naj­bar­dziej sprzy­ja­jące miej­sce dla takich obser­wa­cji. Zbu­do­wano tam pod­ziemną Sta­cję “Hylaty” pro­wa­dzącą od 9 lipca 2005 roku ‘non stop’ cią­głe auto­ma­tyczne pomiary geo­fi­zyczne pól EM ELF.
Z cza­sem, w miarę zdo­by­wa­nego doświad­cze­nia, zespół kra­kow­ski, uru­cho­mił w ostat­nim dzie­się­cio­le­ciu dwie nowe Sta­cje (w opar­ciu o sys­tem Ela10), dzięki gran­tom przy­zna­nym przez Komi­tet badań Nauko­wych – jest to tzw. pro­gram WERA, w Górach Ska­li­stych w USA i w Pata­go­nii (Argen­tyna). Pozwala to mię­dzy innymi, metodą trian­gu­la­cji, na pre­cy­zyjną loka­li­za­cję ude­rzeń pio­ru­nów na kuli ziem­skiej. Związki fizyczne, zacho­dzące pomię­dzy zja­wi­skami w atmos­fe­rze Ziemi cie­szą się bowiem od kil­ku­dzie­się­ciu lat dużym zain­te­re­so­wa­niem świata nauko­wego (patrz: Space Weather).

W opu­bli­ko­wa­nych wyni­kach naszych obser­wa­cji wyka­za­li­śmy m. innymi, iż powyż­sze czę­sto­tli­wo­ści rezo­nan­sowe, prze­stra­jają się w zależ­no­ści od stanu aktyw­no­ści Słońca. Być może, ta dzie­dzina badań, nie budzi tak dużych emo­cji jak np.: odkry­wa­nie nowych pla­net poza Ukła­dem Sło­necz­nym czy obec­ność czar­nych dziur w galak­ty­kach, ale prze­cież zja­wi­ska zacho­dzące, nie­omal w zasięgu reki, mię­dzy tro­pos­ferą, a jonos­ferą w atmos­fe­rze ziem­skiej, mają nie­ba­ga­telny, bez­po­średni wpływ na czło­wieka i obser­wo­wane dra­styczne zmiany kli­matu.

W dotych­cza­so­wych prze­pro­wa­dzo­nych obser­wa­cjach, stwier­dzi­li­śmy poja­wia­nie się gigan­tycz­nych wzbu­dzeń ziem­skiej wnęki rezo­nan­so­wej (tzw. “Q – bur­sty”), które wiążą sie z powsta­ją­cymi na dużych wyso­ko­ściach dże­tami, spraj­tami, elfami czy wyła­do­wa­niami pro­mie­nio­wa­nia gamma. Sta­no­wią one zbiór tzw. przej­ścio­wych zja­wisk roz­bły­sko­wych (ang. Tran­sient Lumi­nous Events).
Cóż to za tajem­ni­cze zja­wi­ska, a tak pięk­nie nazwane?
Otóż elfy są to koli­ste zja­wi­ska świetlne w jonos­fe­rze, zacho­dzące na wyso­ko­ści około 90–100 km nad powierzch­nią Ziemi, na pogra­ni­czu warstw atmos­fe­rycz­nych mezos­fery i ter­mos­fery; są to świe­ce­nia pla­zmy wywo­łane przez impulsy elek­tro­ma­gne­tyczne od krót­ko­trwa­łych, ale sil­nych wyła­do­wań zacho­dzą­cych w niż­szych war­stwach atmos­fery.
Czer­wone sprajty to wyła­do­wa­nia elek­tryczne zacho­dzące na wyso­ko­ści 60–90 km na Zie­mią, które powstają skut­kiem spo­ra­dycz­nie wystę­pu­ją­cych olbrzy­mich dodat­nich wyła­do­wań w dol­nej Stra­tos­fe­rze, ponad chmu­rami burzo­wymi.
Nie­bie­skie dżety to wyła­do­wa­nia zacho­dzące w stra­tos­fe­rze ponad chmu­rami burzo­wymi – cumu­lo­nim­bu­sami – na wyso­ko­ści mię­dzy 15–40 km.

O tych dziw­nych, kolo­ro­wych zja­wi­skach dono­sili już piloci samo­lo­tów stra­tos­fe­rycz­nych (Con­corde), czy też astro­nauci obser­wu­jący Zie­mię z pokładu Sta­cji Kosmicz­nej. Zatem bada­nia tych zja­wisk mają nie­ba­ga­telny wpływ na pozna­nie pro­ce­sów zacho­dzą­cych w tro­pos­fe­rze, czyli naj­niż­szej war­stwie naszej atmos­fery.

Wyżej wymie­nione bada­nia bez­po­śred­nio powią­zane są z pro­wa­dzo­nymi od kil­ku­dzie­się­ciu lat przez NASA, obser­wa­cjami tzw. pogody kosmicz­nej, która to dzie­dzina wiąże ze sobą takie nauki jak: astro­no­mię (helio­fi­zykę), astro­nau­tykę, geo­fi­zykę czy kli­ma­to­lo­gię.
Nic więc dziw­nego, że wspo­mniana na początku Kon­fe­ren­cja, zor­ga­ni­zo­wana głów­nie przez Panią dr Annę Odzi­mek z Insty­tutu Geo­fi­zyki PAN w War­sza­wie, poświę­cona była m. innymi omó­wie­niu wyni­ków obser­wa­cyj­nych i ich inter­pre­ta­cji teo­re­tycz­nych.

Przed­sta­wione na Kon­fe­ren­cji wystą­pie­nia, opu­bli­ko­wane zostały w Zeszy­cie zawie­ra­ją­cym obszerne abs­trakty wygło­szo­nych prac: “Publi­ca­tions of the Insti­tute of Geo­phy­sics Polish Aca­demy of Science”. W dniu 4 lipca, w godzi­nach popo­łu­dnio­wych, Uczest­nicy Kon­fe­ren­cji zwie­dzili Obser­wa­to­rium Geo­fi­zyczne im. Sta­ni­sława Kali­now­skiego w Otwocku – Świ­drze, zało­żone w 1914 roku, w któ­rym obec­nie pro­wa­dzi się głów­nie prace zwią­zane z elek­trycz­no­ścią dol­nej atmos­fery Ziemi. Na zakoń­cze­nie Kon­fe­ren­cji, orga­ni­za­to­rzy posta­no­wili zapro­sić zain­te­re­so­wa­nych za dwa lata, na kolejną “Kon­fe­ren­cję Biesz­czadzką”, być może do Dwer­niczka lub War­szawy, licząc się z tym, że w ten spo­sób przy­czy­nią sie do roz­wią­za­nia, przy­naj­mniej nie­któ­rych, fra­pu­ją­cych zaga­dek zwią­za­nych z naj­bliż­szym oto­cze­niem Ziemi i zacho­dzą­cymi w nim słabo, czy też nie do końca pozna­nymi zja­wi­skami elek­trycz­nymi.

 

 

Adam Micha­lec

 

[Pra­cu­jący w naszym Obser­wa­to­rium dr Adam Micha­lec od lat pro­wa­dzi bada­nia naukowe doty­czące pól elek­tro­ma­gne­tycz­nych Ziemi. Zakoń­czona przed paroma dniami kon­fe­ren­cja poświę­cona tym obser­wa­cjom, jest dobrą oka­zją aby dowie­dzieć się, o co wła­ści­wie w tym wszyst­kim cho­dzi].