V roce 2016 začali fotografové oblohy po celé Kanadě sdílet snímky tenké stuhy fialového a bílého světla a domnívali se, že zachytili vzácný druh polární záře. Vědci zkoumající snímky s tím zpočátku souhlasili a světelné divadlo dostalo nové jméno: STEVE. O několik let výzkumu později to museli vzít zpět – fialová stuha se ukázala vůbec nebýt polární září, ale samostatným nebeským jevem, který se náhodou vyskytuje vedle skutečné polární záře na obloze.
Tento omyl je dobrým vstupem do toho, co polární záře vlastně je. Vlnící se závoje, kterým většina lidí říká severní nebo jižní záře, vznikají z neustálé výměny mezi Sluncem a zemskou atmosférou a ukazuje se, že jsou starší, podivnější a rozmanitější, než naznačují pohlednicové fotografie, s příbuznými na Jupiteru a, jak se ukazuje, dokonce i na hvězdách daleko za hranicemi sluneční soustavy.
Co způsobuje, že obloha září červeně, zeleně a fialově
Na Zemi nejintenzivnější projevy začínají slunečními bouřemi: nabité částice padají do horní atmosféry, excitují tamní plyny a spouštějí záři v červené, zelené a fialové barvě. Která barva převládne, závisí na výšce. Červená se objevuje nejvýše, kde jsou atomy kyslíku vzácné a lidské oko je na tuto vlnovou délku méně citlivé, takže červená polární záře je viditelná až tehdy, když je sluneční aktivita dost silná na to, aby vykompenzovala oba tyto problémy najednou.
Tato závislost na výšce vysvětluje, proč může stejná bouře vypadat úplně jinak jednu noc od druhé. Vysvětluje to také, proč nejčervenější projevy dělají titulky: matný závoj je nenápadný, ale obloha, která se viditelně zbarví do červena, je znamením, že se nahoře děje něco neobvyklého.
Zóna polárních září neleží tam, kde byste čekali
Polární záře je nejspolehlivěji vidět nikoli přímo na pólech, ale v prstenci kolem nich: pásu širokém zhruba 6 stupňů zeměpisné šířky, asi 660 km, se středem kolem 67. stupně severní a jižní šířky. Tento pás leží dosti daleko od zeměpisného pólu, což vysvětluje, proč jsou nejlepšími místy pro sledování záře arktická města jižně od pólu, a ne pól samotný.
Za normálních podmínek se polární záře drží v tomto pásu. Během Carringtonovy události, která je zapamatována jako největší geomagnetická bouře, jaká byla kdy pozorována, se pravidla zcela zhroutila: polární záři bylo vidět i v tropech, daleko od míst, kde bývá běžně viditelná.
Podvodník jménem Steve
Příběh STEVE připomíná, že i dobře prozkoumané oblohy stále dokážou překvapit profesionální astronomy. Když byla fialovo-bílá stuha poprvé v roce 2016 předložena vědcům, byla zařazena jako nově zpozorovaný typ polární záře, což byl pochopitelný omyl, protože se objevovala na téže obloze jako skutečná polární záře. Následný výzkum diagnózu změnil: proudy světla, které tvoří STEVE, pocházejí z zcela odlišného mechanismu a nakonec do rodiny polárních září vůbec nepatří.
Rozplétání tohoto omylu vyžadovalo další výzkum, který porovnával chování STEVE s tím, jak funguje skutečná polární záře, a obojí prostě neodpovídalo. To, co vypadalo jako další odrůda polární záře, se ukázalo být svým vlastním, nesouvisejícím jevem, který zůstal jednoduše bez povšimnutí, dokud amatérští fotografové nezačali sdílet jeho snímky.
Zpětný akronym zrozený z kreslené houštiny
Přezdívka má nezvykle bláznivý původ. Občanští vědci, kteří jako první zpozorovali podivné světelné divadlo nad Kanadou, ho pojmenovali podle jedné vtipné narážky: v animovaném filmu Ježek v podzemí (Over the Hedge) z roku 2006 skupina lesních zvířat narazí na neznámý keř a nevědíc, jak jinak by ho měla nazvat, rozhodne se pojmenovat ho Steve. Výzkumníci polárních září si ten vtip bez váhání vypůjčili.
Kosmická fyzička Elizabeth MacDonaldová, která pracuje ve Goddardově výzkumném centru NASA a založila první síť občanské vědy zaměřenou na polární záře, se jméno STEVE zalíbilo a nechala svůj tým následně kolem něj vybudovat vědecky znějící označení: STEVE, tedy Strong Thermal Emission Velocity Enhancement (silné zesílení rychlosti tepelné emise). Akronym byl vytvořen tak, aby seděl ke jménu, které si občanští vědci už vybrali – papírování tak dohánělo vtip, ne naopak.
Matoucí je, že STEVE někdy cestuje se společníkem, který skutečně polární září je. Zelený útvar, který se občas objevuje vedle fialového pruhu STEVE, se chová jako běžné světlo polární záře, přestože fialová stuha hned vedle ním není, což znamená, že jediné pozorování může vedle sebe obsahovat jednu skutečnou polární záři a jednoho podvodníka.
Občanští vědci stále nacházejí nové tvary
STEVE není jediným překvapením v oblasti polárních září, které přišlo od amatérských pozorovatelů, a ne z profesionální výzkumné mise. Ve spolupráci s univerzitními výzkumníky vesmíru objevila skupina finských amatérských fotografů zcela novou formu polární záře, jaká předtím nebyla zaznamenána.
Výzkumníci popisují každou odlišnou formu polární záře jako svůj vlastní otisk prstu, typický pro jeden konkrétní jev v zóně polárních září. Toto pojetí pomáhá vysvětlit, proč amatérská fotografie stále může znamenat objev: to, co se náhodnému pozorovateli jeví jako drobná odchylka, se může ukázat jako podpis mechanismu, který dosud nikdo nezdokumentoval.
Světelné divadlo na Jupiteru, které nikdy nespí
Pozemské polární záře jsou působivé, ale ty na Jupiteru je stavějí do jiné perspektivy. Jsou obrovské, a navíc jupiterovské světelné show obsahují stovky násobně více energie než cokoli, co kdy vyprodukovala Země, a na rozdíl od těch pozemských nikdy neustávají.
Část důvodu spočívá v tom, že Jupiter má druhý zdroj paliva, který Země nemá. Vedle nabitých částic přicházejících ze slunečního větru je polární záře Jupiteru doplňována částicemi vyvrhovanými do vesmíru jeho měsícem Io, jehož sopky jsou dostatečně velké a početné na to, aby stále zásobovaly magnetické prostředí planety čerstvým materiálem. Země nemá v blízkosti žádný podobný měsíc jako Io, což pomáhá vysvětlit, proč její polární záře neběží nepřetržitě jako ty jupiterovské.
Polární záře daleko za hranicemi Země
Koncept polární záře nekončí ani na okraji sluneční soustavy. V červenci 2015 astronomové ohlásili vůbec první detekci polární záře mimo sluneční soustavu, zpozorovanou kolem hnědého trpaslíka LSR J1835+3259. Nalezení polární záře i tam naznačuje, že základní recept stojící za pozemskou severní září – magnetické pole zachycující proud nabitých částic – se odehrává i na objektech vzdálených od jakékoli známé planety.
Zapsáno do dávných oblohy
Polární záře je jedním z nejstarších zaznamenaných přírodních jevů vůbec. Nejstarší dochovaný datovatelný písemný záznam o ní se objevuje v Bambusových análech, kronice starověké Číny, datovaných do roku 977 nebo 957 př. n. l., staletí předtím, než byla vůbec zaznamenána většina událostí, které lidé považují za „starověké dějiny“. Ještě starší vyobrazení možná přežilo v kromaňonských jeskynních malbách v severním Španělsku, datovaných kolem roku 30 000 př. n. l., ačkoli přiřadit pravěké umění ke konkrétní události je nevyhnutelně méně jisté než čtení datované kroniky.
Staré záznamy dodnes občas přepisují moderní obraz. Japonský deník z roku 1770 popisující polární záře nad Kjótem, znovuobjevený v roce 2017, naznačil, že bouře, která za tím stála, mohla být zhruba o 7 % silnější než Carringtonova událost – tatáž bouře, jejíž dosah narušující telegrafní spojení se obvykle považuje za strop toho, jak extrémní může geomagnetická bouře být. Pokud se toto srovnání potvrdí, rekord za nejintenzivnější bouři v zaznamenané historii nemusí patřit bouři, které ho většina lidí přisuzuje.