Polárna žiara

Polárna žiara

Úvod
Každý deň zablúdime akosi mimovoľne pohľadom nahor a zadívame sa na oblohu, ktorá už od nepamäti púta našu pozornosť rôznymi úkazmi a objektmi. Jeden z veľmi vzácnych, ale krásnych úkazov je polárna žiara. 
Hoci sa polárna žiara na našom území objavuje len zriedka, jej mihotavé svetlo a neustále meniaci sa tvar sú nezabudnuteľným zážitkom. Niekedy sa javí ako pohyblivý farebný záves, inokedy ako mohutný zelený oblúk, ak jej červená farba zaleje celý obzor, pôsobí ako plamene vzdialeného požiaru.
Cieľom našej práce je odhaliť tajomstvo, ktoré sa skrýva za farebnou krásou polárnej žiary, objasniť jej podstatu, príčinu jej vzniku a dopad jej pôsobenia na našu planétu.

1. Vznik polárnej žiary
Slnko smerom k našej planéte vyvrhne rozsiahly oblak záporných elektrónov a kladných protónov. Tieto častice dorazia po niekoľkých desiatkach hodín letu medziplanetárnym priestorom k Zemi, padajú po špirále pozdĺž magnetických siločiar, až sa nakoniec zrazia s atómami a molekulami zemskej atmosféry, ktorá potom začne žiariť na niekoľkých špecifických vlnových dĺžkach. Vo výške od 100 do 1000 km, v prostredí blízkom vákuu, sa objaví polárna žiara.

Jednoduché vysvetlenie má o to zložitejšie pozadie. Viditeľný povrch Slnka obklopuje rozsiahla riedka až niekoľko miliónov stupňov horúca atmosféra, z ktorej neustále uniká rýchlosťou okolo 400 km/s prúd nabitých častíc - slnečný vietor. Množstvo častíc slnečného vetra sa mení v priebehu jedenásťročného cyklu v súvislosti s výskytom škvŕn na povrchu Slnka. Zistilo sa, že intenzita slnečného vetra je tým väčšia, čím intenzívnejšie a väčšie sú slnečné erupcie.
Pri erupciách dochádza k náhlemu uvoľneniu energie najskôr v dôsledku tzv. „magnetického skratu“ (prepojenia komplikovanej magnetickej štruktúry jednoduchším spôsobom). Prudké zahriatie riedkeho materiálu spodnej časti koróny vedie k jeho explózii, a tak i ku vzniku mohutnej rázovej vlny. Tá pri svojom postupe stláča a zohrieva okolitý materiál na vysokú teplotu a pri zvlášť silných slnečných erupciách dokonca uvoľňuje výkon 1023 wattov. Erupcia trvá niekoľko sekúnd, dochádza pri nej k vzniku žiarenia všetkých vlnových dĺžok a spravidla ju sprevádza aj výron nabitých častíc do priestoru.
Erupcie na Slnku spôsobujú omnoho intenzívnejšie a aktívnejšie polárne žiary, ktoré môžu preniknúť aj do nižších oblastí, preto máme možnosť pozorovať ich niekedy aj z nášho územia.

Súčasné štúdiá ukazujú, že za najväčším počtom polárnych predstavení stoja tzv. koronárne výrony hmoty (anglicky coronal mass ejection, CME). Jedná sa o gigantické výbuchy v koróne, pri ktorých sa uvoľňuje energia porovnateľná s najmohutnejšími erupciami (až 1026 joulov). Koronárne výrony hmoty, ku ktorým dochádza až niekoľkokrát denne, dokážu veľkou rýchlosťou vypudiť látku slnečnej atmosféry. Pravdepodobne sú výsledkom kompletnej prestavby magnetického poľa v okolí Slnka.

Naša planéta sa plazmatickým útokom bráni a keďže Zem je v skutočnosti obrovský dvojpólový magnet, stojí v prvej línii gigantické magnetické pole (príloha č. 2), ktoré sa rozprestiera ďaleko do vesmíru. Na strane privrátenej k Slnku slnečný vietor magnetické pole stláča na vzdialenosť len niekoľko polomerov Zeme, na opačnej strane však siaha až 200 polomerov ďaleko, teda za dráhu Mesiaca.

 Magnetickému štítu sa nabité častice spravidla podarí odraziť, pokiaľ  však má plazma dostatočnú razanciu a hustotu, dostávajú sa tieto častice do magnetosféry (miesto zrážky slnečného vetra s magnetosférou sa nazýva rázová vlna, šírka tejto prekážky asi 190 000 km) a pozdĺž siločiar magnetického poľa pokračujú v pohybe smerom k magnetickým pólom. Tam sa zrazia s molekulami vzduchu a ionizujú ich. Tým častice prídu o časť svojej energie a naopak elektróny v elektrónových obaloch získajú to isté množstvo potenciálnej energie preskokom na vyššiu hladinu - to je princíp ionizácie. Ionizovaný stav atómu je obvykle nestabilný, preto elektróny preskakujú späť na svoju pôvodnú dráhu a vyžarujú pritom energiu vo forme viditeľného svetla presne definovaných vlnových dĺžok. Toto svetlo pozorujeme ako polárnu žiaru. Pretože sa mení interakcia medzi magnetickým poľom a slnečným vetrom je polárna žiara v neustálom pohybe.

Ďalšou podmienkou pre vznik polárnej žiary je správna orientácia medziplanetárneho magnetického poľa, ktoré so sebou oblak nabitých častíc unáša. Ak má opačnú polaritu ako zemská magnetosféra, dochádza k prestavbe poľa, ktoré je v danej chvíli lokálne značne oslabené a dovolí voľným elektrónom a iónom preniknúť hlbšie než normálne. Častice slnečného vetra sa potom pohybujú pozdĺž siločiar a zrážajú sa s atómami a molekulami vzdušného obalu a polárne žiary, ktoré dosiahnu až do zenitu, môžeme sledovať aj v nižších zemepisných šírkach.
 
1. 1. Mikroskopické procesy
Priama excitácia
Elektróny zachytené v magnetosfére sa zrážajú s atómami a molekulami atmosféry a excitujú ich na vybudené hladiny: X + e—>X * + e. Pri následnej deexcitácii je vyžiarené svetlo charakteristickej vlnovej dĺžky: X *—>X + g. V hustejších vrstvách atmosféry nie je na deexcitáciu žiarením dosť času. Nadbytočná energia sa pri zrážkach dostáva k ďalším atómom a molekulám v atmosfére. Preto sa vyskytujú polárne žiary vo výškach nad 70 km, kde je čas na deexcitáciu žiarením.
 
Nepriama excitácia
Existuje mnoho nepriamych excitačných procesov súvisiacich so zrážkami, príkladom je zachytenie magnetosférického elektrónu ionizovanou molekulou kyslíka. Tá sa v dôsledku zrážky rozštiepi na atomárny kyslík, ktorý bude v excitovanom stave: O2+ + e—>O* + O. Následne bude excitovaný kyslík deexcitovať za vzniku žiarenia: O *—>O + g.
 
Kolízia s protónmi
V dôsledku zrážky s protónom môže dôjsť napríklad k ionizácii vodíka, k ionizácii či k štiepeniu molekuly. Polárne žiary spôsobené protónmi sú nevýrazné a spravidla bez štruktúry.
 
1. 2. Geomagnetické búrky
Pravidelným sprievodcom polárnych žiar sú poruchy zemského magnetizmu, tzv. magnetické búrky. Búrky sú hlavným prejavom ,,kozmického počasia“, dochádza k nim, keď sa zvýšená energia zo slnečného vetra a medziplanetárneho magnetického poľa dostane do magnetosféry. Najväčšie búrky sú spojené s výronmi slnečnej koronárnej hmoty. Behom búrky sú aurorálne ovály veľmi porušené a expandujú smerom k rovníku. V dobe maxima jedenásťročného cyklu slnečnej aktivity, teda v dobe, keď je na Slnku veľké množstvo slnečných škvŕn, bývajú geomagnetické búrky a s nimi
spojené polárne žiary najčastejšie.
 
2.  Delenie polárnych žiar
Polárna žiara - Aurora Polaris sa delí na severnú polárnu žiaru - Aurora Borealis (Aurora je v rímskej mytológii bohyňa úsvitu a Borealis znamená severný) a južnú polárnu žiaru - Aurora Australis (Australis je latinské výraz pre slovo južný).
 
Polárne žiary delíme podľa troch základných kritérií:
1. z hľadiska pozorovaného tvaru,
2. z hľadiska intenzity,
3. z hľadiska Kp indexu.
 
Klasifikáciu z hľadiska pozorovaného tvaru zaviedli Valance a Jones, ktorí rozdelili polárne žiary do deviatich základných skupín.
Valance-Jonesova klasifikácia

Klasifikáciu polárnych žiar z hľadiska intenzity zaviedli Seaton a Hunten. Jednotkou intenzity je 1 R (rayleigh) - 106 fotónov dopadajúcich na 1 cm2 za 1 sekundu. Výsledkom je koeficient IBC (International Brightness Coefficient), ktorý podľa pozorovanej intenzity nadobúda hodnoty od I do IV.

Ďalšou klasifikáciou je tzv. Kp index, ktorý je úmerný zmenám geomagnetického poľa voči pokojovému stavu. Z Kp indexu je odvodený index aktivity NOAA. Oba indexy určujú spodnú hranicu geomagnetickej šírky, na ktorej sa dá polárna žiara pozorovať. Vzhľadom k tomu, že severný magnetický pól je voči geografickému posunutý o 11° smerom k americkému kontinentu, sú Kanaďania a Američania v pozorovaní polárnej žiary zvýhodnení.

Polárne žiary môžeme ešte rozdeliť do dvoch skupín:
1. diskrétne polárne žiary
2. difúzne polárne žiary
 
Diskrétne polárne žiary patria k najintenzívnejším typom, v ktorých má hlavný význam urýchľovanie nabitých častíc pozdĺž magnetických siločiar. Objavujú sa v priebehu noci, častejšie však pred polnocou, a odrážajú dynamiku magnetosférického chvosta. Tieto polárne žiary sa objavujú v tej časti aurorálneho oválu, ktorý je bližšie k pólom, v oblasti spojenej magnetickými siločiarami s hraničnou plazmovou vrstvou v chvoste magnetosféry. Difúzne polárne žiary sa objavujú v častiach aurorálneho oválu bližších k rovníku, magneticky spojených s centrálnou plazmovou vrstvou a s oblasťou kruhového prúdu, kde sú energetické častice unášané okolo Zeme (elektróny smerom na východ, protóny smerom na západ). Najsilnejšie difúzne polárne žiary, ktoré sa objavujú, sú vytvárané prevažne elektrónmi.

3. Výskyt polárnych žiar
Pretože k Zemi neprúdi stále rovnaké množstvo nabitých častíc a tie nie sú stále rovnako rýchle, oblasť výskytu polárnych žiar sa mení. V každom prípade sa táto oblasť nazýva aurorálny ovál (príloha č. 3) a je to pás obklopujúci magnetické póly. Vyskytuje sa približne na 70° severnej aj južnej zemepisnej šírky a môže byť široký až 5°. Z fyzikálneho hľadiska je aurorálny ovál oblasťou elektrických prúdov tečúcich pozdĺž magnetických siločiar Zeme. Najlepšie je viditeľný v UV žiarení z kozmického priestoru. Aurorálny ovál môže byť rôzne deformovaný, jeho intenzita súvisí priamo so slnečnou aktivitou, v období zvýšenej slnečnej aktivity je výskyt polárnych žiar častejší. Pozorovania dokázali, že polárne žiary sa vyskytujú pri oboch póloch súčasne a že ich tvar aj priebeh je symetrický.

Výskyt polárnej žiary vo veľkej miere závisí od cyklu slnečnej aktivity. Keď je najsilnejšia, silnie aj slnečný vietor a môže sa stať, že sa polárna žiara objaví aj v krajinách ďaleko od pólov, výnimočne zasahuje až do tropických oblastí (tzv. tropická žiara). Vo všeobecnosti možno povedať, že v Európe začína byť polárna žiara pozorovateľná za 60. rovnobežkou a spoľahlivo za polárnym kruhom. Môžeme ju teda vidieť v Nórsku, Švédsku, Fínsku a na Islande. Frekvencia výskytu polárnych žiar (príloha č. 4) súvisí s cyklom slnečných škvŕn, s rotáciou Slnka (27 dní), s ročnými obdobiami a geomagnetickou aktivitou. Najpravdepodobnejší výskyt polárnych žiar je v období medzi mesiacmi september - október a február - marec. V tejto dobe boli pozorované až 3/5 z celoročných pozorovaní. Počas leta a nového roku nastáva mierny útlm aktivity, ktorý je spôsobený nepriaznivou orientáciou zemského magnetického poľa voči Slnku. Spodná hranica polárnych žiar je okolo 100 km, len zriedka zostúpi až do 60 km. Výnimočne boli pozorované vo výškach nad 1000 km.
 
3. 1. Výskyt polárnych žiar na planétach slnečnej sústavy
Polárne žiary neboli zachytené len na Zemi, ale aj na planétach ako Mars, Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. Polárne žiarenia sa tu objavujú v blízkosti pólov planét, tam kde sa magnetické siločiary približujú k povrchu. ,,Polárna žiara vzniká, keď sa elektricky nabitá častica zrazí s časticami vo vysokej atmosfére“, hovorí Richard Lundin z IRF vo Švédsku, ,,tieto častice sú brzdené, pričom sa uvoľňuje energia v podobe emisií svetla. Vzniká tak polárna žiara. V prípade veľmi silných polárnych žiar sa zrážajúca častica urýchli a opäť získa energiu, čo vedie k ešte intenzívnejšiemu vyžiareniu emisie svetla.“, povedal Lundin.   

Stálosť polárnej žiary Jupiteru súvisí s vytrvalou aktivitou sopiek mesiaca Io. Časť z vyvrhnutých plynov z nich uniká do kozmického priestoru, kde dochádza vplyvom slnečného vetra, kozmického a ultrafialového žiarenia k ionizácii hlavne atómov kyslíka a síry. Silné a rýchlo rotujúce magnetické pole Jupitera tieto nabité častice zachytáva, sú ďalej urýchľované a prenikajú do nižšej atmosféry v polárnych oblastiach. Tento mechanizmus zaisťuje takmer vždy aktívnu polárna žiaru na Jupiteri (príloha č. 5). Mohutnosť a energia polárnej žiary Jupiteru vysoko prevyšuje všetko, čo poznáme v súvislosti s pozemskou polárnou žiarou.

Polárna žiara na Saturne (príloha č. 6) sa líši od polárnych žiar na iných planétach. Vzniká tak, že sa s magnetosférou planéty stretávajú častice atmosferického plynu (molekulárny a atomárny vodík). Výsledkom tohto stretnutia je uvoľnenie energie vo forme žiarenia v ultrafialovej časti spektra (110 - 160 nm). Kým na Zemi polárne žiarenie zaplní oblohu nad pólmi iba na niekoľko minút a potom pomaly slabne, na Saturne sa vďaka tomuto žiareniu ožiari celá nočná obloha a dokonca aj búrky získajú na intenzite. Spôsobuje to tlak slnečného vetra, na rozdiel od Zeme, kde je hnacou silou magnetické pole Slnka nesené slnečným vetrom. Z pozorovaní je isté, že polárna žiara sa na Saturne každým dňom mení, žiarenie zosilnie, keď sa prstenec nabitý energiou pri oboch póloch tejto planéty zmenší v priemere.  Hoci sa tvrdilo, že nedostatočne silné magnetické pole Marsu nie je schopné vytvoriť polárnu žiaru, bola tu v poslednej dobe zaznamenaná a to najmä v miestach zistených anomálií v kôre planéty.

4. Farby polárnych žiar
Farba polárnej žiary závisí od vlastností plynu v atmosfére, od veľkosti energie, s akou do častíc vzduchu narazia vesmírne častice a tiež  od výšky, v ktorej sa žiara nachádza. Polárna žiara bola pozorovaná v zelených, červených a modrých odtieňoch (príloha č. 7). Niekedy je viditeľný iba jeden z nich, inokedy možno sledovať ich spojenie. Najčastejšie pozorovaná je zelená žiara, ktorá sa nachádza vo výške od 90 do 150 km nad zemským povrchom. Tento odtieň majú na svedomí atómy kyslíka nachádzajúce sa vo výškach do 400 km, ktoré sa excitujú na druhú energetickú hladinu. V riedkom prostredí môže častica v tomto stave zotrvať asi 0,7 sekundy, čo je doba dostatočne dlhá na to, aby valenčný elektrón preskočil do prvého energetického stavu, vyžiaril fotón na vlnovej dĺžke 557,7 nm (ľudské oko má maximum svojej citlivosti na 555 nm, teda skoro presne v spomínanej spektrálnej čiare) a nestratil medzitým energiu zrážkou s inou časticou. V novom stave je elektrón schopný zostať približne 110 sekúnd, takže ak sa nestretne s iným atómom alebo molekulou, môže vyžiariť ďalší fotón.

Druhá najtypickejšia farba polárnej žiary je červená, za ktorú je tiež zodpovedný prevažne atomárny kyslík. Táto žiara s vlnovou dĺžkou 630 nm vzniká preskokom valenčného elektrónu kyslíka z prvej hladiny do základného stavu. Priemerná doba, počas ktorej zostáva atóm kyslíka v excitovanom stave, je asi 110 sekúnd. Za tento čas sa atóm kyslíka s ničím nezrazí len za predpokladu, že je atmosféra extrémne riedka. Ak by sa zrazil s iným atómom skôr, stratil by svoju energiu a nestačil by ju vyžiariť vo forme svetla. Preto sa červená žiara vyskytuje vyššie než zelená, a to vo výškach 150 - 400 km nad zemským povrchom.

Zriedkavejšie sa odtieň červenej môže objaviť pri svetielkovaní dusíka v nižšej vrstve atmosféry, k čomu dochádza, keď sa dusíkové molekuly vo výške 90 km zrážajú s veľmi energetickými elektrónmi. Pri návrate do základného stavu molekuly svietia v štyroch rôznych vlnových dĺžkach v červenej oblasti spektra. Najvzácnejšia, len výnimočne pozorovateľná, je modrá polárna žiara, ktorá poukazuje na ionizáciu atómov vodíka vo výškach okolo 1000 km.
Vzájomnou kombináciou farieb potom vznikajú ďalšie farby, výnimočne sa pri prekrytí červenej a zelenej oblasti pozoruje žltá polárna žiara. V nižších nadmorských výškach (do 70 km) je atmosféra taká hustá, že atómy excitované vysokoenergetickými časticami slnečného vetra by s veľkou pravdepodobnosťou stratili energiu zrážkou s okolitými atómami skôr, než by stihli vyžiariť.

5. Vplyv polárnej žiary
Polárna žiara vydáva do atmosféry až 100 000 MW elektrickej energie, čo môže spôsobiť rušenie rádií, televízie a elektrických sietí, pretože pri rozsiahlych zmenách magnetického poľa sa v rozvodových sústavách, podmorských kábloch, telefónnych a televíznych sieťach indukujú silné elektrické prúdy.

Skutočne veľké problémy v súvislosti so slnečnou aktivitou prišli v druhej polovici 20. storočia. Napríklad v marci 1989 došlo k náhlemu výpadku rozvodnej siete v Severnej Amerike. „Jedna z najväčších magnetických búrok uplynulých 40 rokov začala o druhej ráno 13. marca... Kompasy trajektov v Severnom mori sa odchyľovali až o 12 stupňov... Búrka bola natoľko intenzívna, že polárna žiara, normálne viditeľná len vo vyšších zemepisných šírkach, bola tentokrát pozorovateľná až na juhu Anglicka. Existujú tiež správy z Talianska a z takých južných oblastí ako je Jamajka. Rýchle zmeny geomagnetického poľa indukovali napätie v rozvodných sústavách, podmorských kábloch, telefónnych a televíznych sieťach. V kanadskom Quebecu došlo k výpadku série transformátorov a celá oblasť s miliónom ľudí sa na niekoľko hodín ocitla v tme. Poruchy v ionosfére súčasne značne rušili rádiové vysielanie, čo v rovnakej oblasti viedlo k čiastočnej strate televízneho signálu. Nebezpečenstvo zvýšenej radiácie potom donútilo zmeniť trasu transatlantického lietadla Concorde a skrátenia vtedajšej výpravy raketoplánu Discovery o jeden deň,“ popísal vtedajšiu situáciu Brian Randell z Univerzity of Newcastle. Aj keď je polárna žiara krásnym nebeským divadlo, spŕška slnečného vetra, ktorá ju vyvoláva, je veľmi nebezpečná pre družice aj astronautov pracujúcich na obežnej dráhe.

6. Polárna žiara a ľudia
6. 1. Legendy o polárnej žiare
Tancujúce nebeské stužky sa od dávnej minulosti stávajú objektom rôznych mytológií. Každá kultúra ich chápe odlišne, väčšina národov ich však vníma ako pozitívne posolstvo. No sú aj krajiny, kde je polárna žiara obávaným znamením smrti, prichádzajúcich živelných pohrôm a vojnových nešťastí.
Pre Eskimákov predstavovala polárna žiara pochodne nebeských strážcov, ktoré osvetľujú cestu dušiam mŕtvych. V iných eskimáckych povestiach je chápaná ako predzvesť dobrého počasia.

V Nórsku predstavujú žiariace a chvejúce sa oblúky na oblohe most, cez ktorý sa prepravujú bohovia z Raja na Zem. V inej legende sú to nebeské tance duší mŕtvych dievčat. Fínska mytológia sa zmieňuje o rieke vedúcej cez oheň, ktorá tvorí hranicu medzi svetom živých a mŕtvych. Pôvodní obyvatelia Austrálie v polárnej žiare videli akési tance bohov. Aj Inuiti majú pre tento úkaz celý rad rôznych vysvetlení, jedným z nich je, že každý lúč svetla polárnej žiary patrí jednej duši. Pre niektorých pôvodných obyvateľov kanadského severu je polárna žiara darom mŕtvych, ktorý má aspoň trochu rozjasniť dlhé polárne noci, iní zasa veria, že je to prameň minulých aj budúcich udalostí.
 
6. 2. Skúmanie polárnej žiary
Koniec 16. storočia bol poznamenaný väčšou slnečnou aktivitou a tou dobou bolo tiež pozorovaných veľa polárnych žiar nad Európou. V tomto období pozoroval polárne žiary z hvezdárne v Uraniborgu aj Tycho Brahe.
Seriózny výzkum polárnych žiar začal až začiatkom 17. storočia, kedy Pierre Gassendi pozoroval niekoľko žiar a navrhol pre ne názov Aurora Borealis.
V 18. storočí bolo objavené zemské magnetické pole, s čím prišli aj nové objavy vo výskume polárnej žiary. V roku 1733 prišla prvá teória, ktorá dávala polárne žiary do súvislosti so Slnkom - J. J. Dortou de Mairan navrhol, že polárne žiary vznikajú interakciou slnečného fluida s atmosférou Zeme. V roku 1741 pozoroval Olof P. Hiorter chvenie kompasovej strelky pri polárnej žiare a poukázal tak na jej magnetickú povahu. V roku 1770 potvrdil kapitán James Cook výskyt polárnych žiar vo vysokých južných šírkach. V roku 1775 zisťuje Pehr Wilhelm Wargentin na základe dlhoročného pozorovania, že sa polárne žiary vyskytujú na mnohých miestach súčasne a ich výskyt pokrýva celý pás obklopujúci severný pól.

Ku koncu 19. storočia vedci experimentovali s elektrickými javmi v sklenených komorách, z ktorých vyčerpali vzduch a vytvorili tam zhluk niečoho, čo sa správalo ako záporne nabité častice, neskôr boli nazvané elektróny. Keď elektróny narazili na prekážku, vyžiarili svetlo, čo viedlo k myšlienke, že podobne vzniká aj polárna žiara. Táto myšlienka bola podporená, keď okolo roku 1895 Kristian Birkeland skonštruoval malú napodobeninu Zeme (terrellu). Išlo o kovovú zmagnetizovanú guľu, ktorú vo vákuovej komore ostreľoval elektrónmi a zistil, že sa dostávajú do polárnych oblastí. V roku 1939 Hannes Alfvén navrhol prvý detailný model polárnych žiar a búrok. Prúdy tečú v polárnej oblasti v prúdových stenách pozdĺž magnetického poľa Zeme a excitovaním atómov atmosféry spôsobujú žiarenie. V roku 1954 navrhujú Seaton a Hunten stupnice IBC. V roku 1974 vzniká Vallance-Jonesova klasifikácia tvarov polárnych žiar. V 90. rokoch 20. storočia boli Hubbleovým kozmickým ďalekohľadom pozorované polárne žiary na Saturne a Jupiteri.
 
6. 3. Skúmanie polárnej žiary z vesmíru
Kým viditeľné svetlo polárnej žiary je lepšie pozorovať zo Zeme, UV a RTG žiarenia je vhodnejšie skúmať z vesmíru, pretože atmosféra má tendenciu ich redukovať. Od roku 1968 snímali vojenské družice z radu DMSP územie pod sebou, kolmo k svojim obežným dráham. Spojením záznamov zo skúmaných oblastí vznikli snímky, ktoré často obsahovali oblúk polárnej žiary. V roku 1971 objavila kanadská vedecká družica Isis 2 rozptýlenú polárnu žiaru, akúsi širokú ,,stuhu“ okolo aurorálneho oválu. Táto aurora bola príliš veľká na to, aby mohla byť pozorovaná na Zemi, pravdepodobne bola vytvorená elektrónmi, ktoré unikli z koncov siločiar prepojených s plazmovou vrstvou. Prvé podrobné meranie prúdov tečúcich pozdĺž magnetického poľa Zeme uskutočnil v roku 1973 satelit TRIAD, ktorý zistil, že maximum tečúcich prúdov je na 70. rovnobežke.

Viacero pozorovaní polárnej žiary uskutočnil satelit Dynamics Explorer 1 (1981-1987), ktorý prvýkrát pozoroval celý aurorálny ovál (príloha č. 8). Tento satelit študoval tiež špeciálny druh polárnej žiary, ktorá nemá tvar aurorálneho oválu, vyčnieva z neho do tmavej vnútornej oblasti okolo magnetického pólu, väčšinou v smere Slnka. Prístroj na palube DE1 zistil, že sa občas takýto oblúk rozšíri cez aurorálny ovál. Pretože sa tento obraz podobal gréckemu písmenu theta (kruh s čiarou naprieč svojím stredom), bol pomenovaný ako ,,theta aurora“. Neskôr polárne žiary skúmali aj švédske družice Viking (1986) a Freja (1992). Intenzívny výskum polárnych žiar z vesmírneho priestoru v 90. rokoch 20. storočia ukázal, že sa aurory vyskytujú v rovnakom čase na južnej aj severnej pologuli.

V minulom roku vyslala americká vesmírna agentúra NASA do vesmíru raketu s piatimi družicami. Cieľom dvojročnej misie THEMIS je objasniť príčiny tzv. geomagnetických subbúrok (geomagneticky narušených období, počas ktorých sa náhle na krátku dobu rozjasní svetlo polárnej žiary). Vedci podľa súčasných poznatkov vedia, že polárna žiara vzniká, keď sa spŕšky elektrónov s vysokou rýchlosťou pohybujú pozdĺž magnetických siločiar a vstupujú do horných vrstiev našej atmosféry. Teraz sa chcú dozvedieť kedy, kde a prečo sa energia solárneho vetra v magnetosfére Zeme náhle uvoľní. Päť zhodných družíc má identifikovať a sledovať zmeny magnetického poľa, urýchlené toky častíc, plazmové vlny a energetické častice, ktoré sprevádzajú uvoľnenie energie, ku ktorému dochádza počas subbúrok. ,,Misia THEMIS urobí prielom v našich poznatkoch o tom, ako magnetosféra Zeme uchováva a uvoľňuje energiu prichádzajúcu zo Slnka a bude aj demonštrovať obrovský potenciál skupinových družicových misií pre výskum vesmíru,“ povedal hlavný riešiteľ projektu THEMIS Vassilis Angelopoulos z univerzity v Berkeley. 
 
6. 4. Pokusy o vytvorenie umelej polárnej žiary
Koncom 19. storočia sa niektorí vedci snažili podporiť svoje teórie o polárnej žiare konštrukciou rôznych zariadení. V rokoch 1882-1883 sa fínsky profesor Lemström pokúsil vytvoriť umelú polárnu žiaru. Blízko mesta Sondankylä v severnom Fínsku vztýčil na hore Oratunturi rozmerný prístroj na vybíjanie častíc. Prístroj pozostával z veľkej medenej špirály a pripojeného dlhého vedenia k platinovému disku zakopanému na úpätí hory. Podľa profesora Lemströma bol prístroj v noci obklopený nejasnou žlto-bielou žiarou, ktorá po skúmaní spektroskopom vykazovala podľa neho rovnaké spektrum, aké vykazuje pravá polárna žiara. Iný bádateľ, Tromholt, sa rozhodol vyskúšať všetko ešte raz na Islande, na vrchole hory Esja. Nebol však svedkom javu, ktorý opísal Lemström a to aj napriek tomu, že je Island oveľa bližšie k pásu s najväčšou pravdepodobnosťou výskytu polárnych žiar. Tieto experimenty vzbudili záujem vedeckého sveta. V roku 1884 vztýčil francúzsky vedec C. X. Vaussenat na Pic du Midi vo výške 3 791 m oveľa rozmernejšie zariadenie, než bolo to Lemströmovo, ale ani tentokrát sa behom 10 mesiacov prevádzky nepodarilo spozorovať svetelné javy tak, ako ich opísal Lemström, hoci na druhej strane nie je jasné, prečo boli očakávané javy podobné žiare v stredoeurópskom Francúzsku.

Záver
Polárne žiary sú zaujímavým fenoménom, ktorý dokumentuje, ako veľmi ovplyvňuje Slnko život na Zemi. Ak budeme vedieť predpovedať kozmické počasie, budeme tiež vedieť predpovedať možnosti ovplyvnenia pozemských prístrojov a života na Zemi a možno sa tejto hrozbe budeme vedieť aj brániť. Skúmanie polárnych žiar má preto obrovský význam a to nielen pre jej pôsobivý vzhľad. Práca na tomto projekte bola veľmi zaujímavá a vedomostne obohacujúca. Dúfame, že naša práca čitateľov obohatí a že si pri pohľade na Slnko uvedomia, akú silu má a ako veľmi ovplyvňuje náš život na Zemi a spomenú si možno aj na polárne žiary, ktoré sú jedným z najkrajších prejavov slnečnej aktivity.