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 vermişlerdir.Avrupa'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 kalır. Giderek 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."

Bütün bu güzellikleri görebilme şansını yakalayabilmemiz için kutuplara yakınlaşmamızın gerekli olması insanın canını sıksa da, gözlemleyenlerin deklanşörlerinden çıkanlarını seyretmek bir nebze olsa da rahatlatıyor.

Belki bir gün denk geliriz de o an olarak ölümsüzleştiririz.


Teşekkürler Kalinka.

Kutup ışıkları veya Aurora Borealis, Kutup bölgelerinde gökyüzünde görülen, dünyanın manyetik alanı ile Güneş'ten gelen yüklü parçacıkların etkileşimi sonucu ortaya çıkan doğal ışımalardır.

Aurora kelimesi Roma Şafak Tanrıçası’nın isminden gelmektedir. Boreas’da Yunanca'da kuzey rüzgarına Pierre Gassendi tarafından 1621'de verilen isimdir. Cree (kri) halkı bu ilginç olaya Ruhların Dansı adını vermişler. Avrupa'da orta çağlarda auroraların Tanrıdan işaretler olduğuna inanılırmış. (Wilfried Schröder, Das Phänomen des Polarlichts, Darmstadt 1984).

Bu ışımalar, genellikle geceleri gözlemlenir, ağırlıklı olarak iyonosfer’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 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.

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.

Antartika'dan Aurora Australis

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

• Auroranın Mekanizması

Auroralar atmosferin üst katmanlarında, (80 km (50 mil) yükseklikten yukarısı), iyonize azot atomlarının elektron kazanması; ve uyarılmış (yüksek enerjili seviye) oksijen ve azot atomlarının temel enerji düzeyine dönmesi sonucu foton salınımı oluşmasıyla ortaya çıkar. Bunlar, solar rüzgar partiküllerinin çarpışması ve dünyanın manyetik alan çizgileri boyunca hızlanmasıyla iyonize olmuşlardır. Bir ışık fotonunun emisyonu veya başka bir atom veya molekülle çarpışması sonucu yüksek enerji seviyesi düşer:

Oksijen Emisyonları
Yeşil veya kahverengimsi kırmızı, yutulan enerjinin miktarına bağlı olarak.

Nitrojen Emisyonları
Mavi veya kırmızı. Mavi, eğer atom iyonize olduktan sonra tekrar elektron kazanırsa. Kırmızı, eğer yüksek enerji seviyesinden temel seviyeye geri dönüyorsa.

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 kalır. Giderek 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 hâkim olur. Yeşil tüm auroraların en yaygınıdır, ardından pembe, (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 ionlar ve atmosferik atomlar ve moleküller arasındaki çarpışmalar, kutup çevresinde büyük daireler şeklinde görünen aurora formunda enerji salınımına sebep olurlar. Auroralar, koronal kütle enjeksiyonlarının, solar rüzgârın yoğunluğunu arttırdığı solar döngünün yoğun fazı sırasında, daha sık ve parlaktır.

Genellikle aurora ya dağınık parıltı olarak ya da "perde" şeklinde doğu-batı doğrultusunda uzanmış bir halde görünür. Bazen, "durgun ark" (dinamik aurora) meydana gelir; aslında sürekli gelişir ve değişir. Her perde, her biri manyetik alan çizgilerinin doğrultusunda sıralanmış, paralel ışınlardan oluşur. Bu durum, Dünya’nın manyetik alanı tarafından auroranın biçimlendirildiği fikrini verir. Aslında, uydular elektronlara manyetik alan çizgileri ile yol çizerler. Dünya’ya doğru yaklaşatıkça elektronlar helezonik hareket eder. Perde yapısı şekli "şeritli yapı" adı verilen dizilimle artırılır. Manyetik alan çizgileri ile yolu çizilen parlak aurora parçası dosdoğru gözlemcinin üstünde oluştuğunda, perspektif etki ile ve ışınların birbirinden uzaklaşmasıyla aurora bir "taç" olarak gözükebilir.

İlk defa Eski Yunan kaşif/coğrafyacı Pytheas, Hiorter bu olayı gündeme getirdi ve Celsius 1741’de, ne zaman tam üstte aurora gözlemlendiğinde büyük bir manyetik akımın oluştuğunu, manyetik kontrolün kanıtı olarak tanımladı. Bu, büyük elektrik akımının aurora ışığının kaynaklandığı yere doğru aktığını, aurora ile birleştiğini gösterdi. Kristian Birkeland 1908’de manyetik akımın aurora arkı boyunca, bu tür partikül hareketlerinin genellikle günışığından karanlığa doğru, doğu-batı doğrultusunda hareket ettiğini savundu. Bu yönlenmenin ismi daha sonra "aurorasal elektron hareketi" ismini aldı (ayrıca Birkeland akımı).

Aurora Borealis Bear Gölü Üstünde Parlıyor

29 Temmuz 1998’de, THEMIS sondaları ilk kez auroraya sebep olan manyetosferik fırtınanın başlangıcını görüntülemeyi başardı. Aya üçte bir uzaklığa yerleştirilen beş sondadan ikisi Aurorasal yoğunlaşma başlamadan 96 saniye önce manyetik temas fikrini kullanarak ölçüm yaptı. Angelopoulos "Verilerimiz ilk kez açıkça gösteriyor ki manyetik temas bu olayın tetikleyicisidir." Dedi.

Güney Kutbu'nda Bulunan Amundsen

Scott Güney Kutbu İstasyonu'ndan Aurora Australis (Güney kutup ışığı)'in Görünümü. (Bu fotoğraf 25 saniye açık bırakılarak 2005 yılınının Temmuz ayında çekildi)

Elias Loomis (1860)’in ardından Hermann Fritz (1881) ‘in katkılarıyla da auroranın çoğunlukla "aurorasal bölge"de görüldüğü saptandı. Aurorasal bölge Dünya’nın manyetik kutbunun çevresinde yaklaşık 2500 km çapında halka şeklinde bir bölgedir. Manyetik kutba 2000 km uzaklıkta olan cografi kutupta görünmesi neredeyse imkânsızdır. Auroranın anlık dağılımı ("aurorasal oval", Yasha/Jakob Feldstein 1963 biraz farklıdır. (3-5 derece manyetik kutbun karanlık tarafına doğru) Böylece aurorasal ark geceyarısı civarında ekvatora en fazla yaklaşmış olur. Aurora en iyi bu zamanlarda görülebilir. Kaynak

Kırmızı Aurora Australis