A 2024-es évben, méghozzá május 10-én mifelénk ritka látványban lehetett részünk: sötétedés után vöröses hullámzó fény jelent meg az égen: sarki fény! Sokan látták, fotózták, megosztották a közösségi hálón. Ha feltettem volna a kérdést, hogy “hol volt a sarki fény, amit láttunk?”, gondolom, sokan rávágták volna, hogy “itt, hisz láttam, vöröses volt az ég alja!”
Fotóim feldolgozásakor bizony át kellett gondolnom a választ erre a kérdésre, hogy hol keletkezett a sarki fény?
Május 10 előtt már láthatóak voltak a nagy napfoltok és előrejelezték erősebb geomágneses vihar létrejöttét. Ezért 10-én este figyeltem az előrejelzéseket és 8 feletti Kp indexet láttam (k-planetary index, a Föld geomágneses viharai erősségét jelenti 0-9 skálán) és a térképen kicsivel északabbra már jelezték a sarki fény láthatóságát.
Mivel városban lakom (Marosvásárhely), környékemben erős a fényszennyezettség, ezért becsomagoltam az asztrofotózáshoz szükséges felszerelést és elindultam északnyugatra, a Mezőség felé, ami egy ritkábban lakott és dimbes-dombos terület, reméltem, valahonnan láthatok sarki fényt (kb. a 46° 32′ északi szélességen álltam meg). Szerencsém volt, mert szabadszemmel is látszott a fény nyugati és északi irányban. Néhány próbakép után le tudtam csökkenteni az expozíciót 10 másodpercre és 1600-as ISO-ra (International Standard Organization szabványa a filmek és elektronikus képalkotók érzékenységére. Régebb a DIN értéket használták. Gyenge fényben hosszabb záridőt és nagyobb érzékenységet -ISO- használunk, ez utóbbinak hátránya filmek esetén a nagyobb szemcsézet, elektronikában nagyobb erősítés, melyet sajnos erősebb “zaj” kísér). Azért, hogy ne veszítsek el semmi részletet, a képminőséget raw-ra (nyers formátum, mely utólagos képfeldolgozást igényel) állítottam.
Az első feldolgozás után szép, vöröses képeket hoztam ki az Adobe Lightroom programmal. De miért vörös, amikor a legtöbb sarki fény fényképen zöld, és kék szín látható? Most nemrég újra feldolgoztam a nyersanyagot és felfigyeltem arra, hogy a képek hisztogramján a vörös mellett jó nagy felületen zöld és kék szín is van. Próbából kivontam a vöröset és kijött a zöld sarki fény is (mintázatuk és fényességük egy kicsit különbözik)!
(Megjegyzés: a kép színes kamerával készült, aminek a színei nem annyira mebízhatóak, mint egy spektrográfé. Itt lehet, hogy bezavart a pixelek színe is, ami pontosan RGB).
Tudott dolog, hogy a zöld színt az oxigénmolekulák gerjesztése bocsátja ki, a kéket nitrogénmolekulák, a vöröset az atomos oxigén (Wikipedia). Ez utóbbi a légkör magas rétegeiben található, kb. 270 km magasságban. A sarki fény rétegeinek a színét a magasság függvényében a mellékelt ábrán mutatom (internetről, big.com).
Eszerint a zöld kb. 95 km magasan, majd jóval távolabb, a vörös kb. 260 km felett képződött (más források szerint 270 km, ezt a számot fogom használni a számításokban).
Kíváncsi voltam, vajon milyen messze volt a fény, amit lefényképeztem?
A mellékelt rajzon felvázoltam a Föld kerületét, a pontot, ahol fotóztam (A), az esemény helyét (B), a sarki fény helyét (E) és a látási irányt észak felé (ez érintőleges a kör vonalához, ezért derékszögű háromszög alakul ki). Először kiszámítottam a vörös fény távolságát Pitagorasz tételével (Föld sugara az A pontban R1=6367,12 km, plusz a tengerszint feletti magasság 312 m, a B pontban R2 =6361,22, a vörös fény maximuma R2+h= 6361,22+264=6625,2 km, itt a h=270-6 km, a két sugár R1 és R2 különbsége miatt):
Pitagorasz tételével
R12+d2=(R2+h)2
behelyettesítve d2= 6625,22-6367,42 , azaz a d=1832 km
Ez az eredmény nem egyértelmű, mivel a sarki fényt egyenes vonalban látom (AE), a földi körülmények között a távolságokat föld felületén mérjük (AB), ezért inkább szögben (α) számoltam: ha a vörös fény magassága h=264 km:
cos α = R / R+h = 6367,4 / 6625,2 =0.96108 , a szög 16°
Ha ehhez hozzáadjuk a földrajzi szélességét az észlelő pontomnak (A), kijön 16+ 46.5 = 62,5°, ami kb Finnország közepén található (piros kör). Hasonló számítással kijön a zöld szín helye (h= 160 km), a = 12.5°, ez megfelel 59.2 fokos északi szélességnek, ez Észtországban van (zöld kör).
Ha a szakirodalomban megnézzük a sarki fény sávjainak a magasságát, elég nagy a szórást tapasztalunk, ezért a számításaim hibahatára néhány százalék is lehet.
Keresztes Pál