W 2016 roku fotografowie nieba w całej Kanadzie zaczęli publikować zdjęcia cienkiej wstęgi fioletowo-białego światła, przekonani, że uchwycili rzadki rodzaj zorzy polarnej. Naukowcy analizujący te zdjęcia początkowo się z tym zgodzili, a zjawisko zyskało nową nazwę: STEVE. Kilka lat badań później musieli się z tego wycofać — fioletowa wstęga okazała się wcale nie być zorzą, lecz odrębnym zjawiskiem niebieskim, które po prostu pojawia się obok prawdziwych zórz na niebie.
Ta pomyłka to dobry punkt wyjścia, by zrozumieć, czym naprawdę jest zorza polarna. Migoczące zasłony, które większość ludzi nazywa zorzą północną lub południową, powstają dzięki nieustannej wymianie między Słońcem a atmosferą Ziemi i okazują się starsze, dziwniejsze i bardziej zróżnicowane, niż sugerują pocztówkowe zdjęcia, mając kuzynki na Jowiszu, a nawet, jak się okazuje, na gwiazdach daleko poza Układem Słonecznym.
Co sprawia, że niebo świeci na czerwono, zielono i fioletowo
Na Ziemi najintensywniejsze pokazy zaczynają się od burz słonecznych: naładowane cząstki wpadają do górnych warstw atmosfery, pobudzają znajdujące się tam gazy i wywołują poświatę w kolorach czerwonym, zielonym i fioletowym. To, który kolor dominuje, zależy od wysokości. Czerwień pojawia się najwyżej, tam gdzie atomów tlenu jest niewiele, a ludzkie oko jest mniej wrażliwe na tę długość fali, więc czerwona zorza staje się widoczna dopiero wtedy, gdy aktywność słoneczna jest na tyle silna, by zrekompensować oba te problemy naraz.
Ta zależność od wysokości sprawia, że ta sama burza może wyglądać zupełnie inaczej jednej nocy niż następnej. Tłumaczy też, dlaczego najbardziej czerwone pokazy trafiają na pierwsze strony gazet: słaba zasłona nie robi wrażenia, ale niebo, które wyraźnie zabarwia się na czerwono, jest oznaką, że dzieje się coś niezwykłego.
Strefa zorzowa nie leży tam, gdzie można by przypuszczać
Zorze najpewniej można zobaczyć nie na samych biegunach, lecz w pierścieniu wokół nich: w pasie o szerokości około 6 stopni szerokości geograficznej, mającym około 660 km, wyśrodkowanym w pobliżu 67 stopnia szerokości północnej i południowej. Pas ten leży daleko od bieguna geograficznego, dlatego najlepszymi miejscami do oglądania zorzy są arktyczne miasteczka na południe od bieguna, a nie sam biegun.
W normalnych warunkach zorza trzyma się tego pasa. Podczas zdarzenia Carringtona, zapamiętanego jako największa zaobserwowana kiedykolwiek burza geomagnetyczna, te reguły zupełnie przestały obowiązywać: zorze widziano nawet w tropikach, daleko od miejsc, w których zwykle są widoczne.
Oszust imieniem Steve
Historia STEVE przypomina, że nawet dobrze zbadane niebo potrafi zaskoczyć zawodowych astronomów. Gdy fioletowo-biała wstęga po raz pierwszy zwróciła uwagę naukowców w 2016 roku, uznano ją za nowo zauważony rodzaj zorzy — zrozumiała pomyłka, skoro pojawiała się na tym samym niebie co prawdziwe zorze. Dalsze badania zmieniły tę diagnozę: strumienie światła tworzące STEVE powstają dzięki zupełnie innemu mechanizmowi i wcale nie należą do rodziny zórz polarnych.
Wyjaśnienie tego wymagało dalszych badań porównujących zachowanie STEVE z tym, jak działają prawdziwe zorze — i te dwa zjawiska po prostu do siebie nie pasowały. To, co wyglądało na kolejną odmianę zorzy, okazało się odrębnym, niepowiązanym zjawiskiem, które po prostu pozostawało niezauważone, dopóki fotografowie amatorzy nie zaczęli udostępniać jego zdjęć.
Akronim, który zrodził się z rysunkowego krzewu
Ten przydomek ma niezwykle głupie pochodzenie. Naukowcy obywatelscy, którzy jako pierwsi zauważyli dziwny pokaz świateł nad Kanadą, nazwali go na cześć drobnego żartu z komedii: w animowanym filmie z 2006 roku „Skoki przez płot" grupa leśnych zwierząt napotyka nieznany żywopłot i, nie wiedząc, jak inaczej go nazwać, postanawia dać mu na imię Steve. Badacze zorzy zapożyczyli ten żart w całości.
Fizyczka kosmiczna Elizabeth MacDonald, pracująca w Centrum Badawczym Goddarda NASA i twórczyni pierwszej sieci nauki obywatelskiej poświęconej zorzom, polubiła nazwę STEVE i poleciła później swojemu zespołowi opracować dla niej naukowo brzmiący skrót: STEVE, od Strong Thermal Emission Velocity Enhancement. Akronim dopasowano do nazwy, którą naukowcy obywatelscy już wcześniej wybrali — to formalności dogoniły żart, a nie odwrotnie.
Co dodatkowo myli, STEVE czasem towarzyszy zjawisku, które rzeczywiście jest zorzą. Zielony element, pojawiający się czasem obok fioletowej smugi STEVE, zachowuje się jak zwykłe światło zorzy, mimo że fioletowa wstęga tuż obok już nie — co oznacza, że jedno obserwowane zjawisko może zawierać obok siebie prawdziwą zorzę i oszusta.
Naukowcy obywatelscy wciąż odkrywają nowe kształty
STEVE nie jest jedyną zorzową niespodzianką, która pochodzi od obserwatorów amatorów, a nie z profesjonalnej misji badawczej. Współpracując z uniwersyteckimi badaczami kosmosu, grupa fińskich fotografów amatorów odkryła zupełnie nową formę zorzy, dotąd niesklasyfikowaną.
Badacze opisują każdą odrębną formę zorzy jako swego rodzaju odcisk palca, charakterystyczny dla konkretnego zjawiska w strefie zorzowej. Takie ujęcie pomaga wyjaśnić, dlaczego zdjęcie zrobione przez amatora wciąż może być odkryciem: to, co przypadkowemu obserwatorowi wydaje się drobną odmianą, może okazać się sygnaturą mechanizmu, którego wcześniej nikt nie udokumentował.
Pokaz świateł na Jowiszu, który nigdy nie śpi
Zorze polarne na Ziemi robią wrażenie, ale te na Jowiszu stawiają je w innej perspektywie. Są ogromne, a do tego pokazy świateł na Jowiszu niosą setki razy więcej energii niż cokolwiek, co kiedykolwiek wyprodukowała Ziemia, i w odróżnieniu od ziemskich nigdy nie ustają.
Częściowo wynika to z tego, że Jowisz ma drugie źródło paliwa, którego Ziemia nie posiada. Oprócz naładowanych cząstek docierających z wiatrem słonecznym, zorze Jowisza są zasilane cząstkami wyrzucanymi w przestrzeń przez jego księżyc Io, którego wulkany są na tyle duże i liczne, że stale dostarczają świeżego materiału do magnetycznego otoczenia planety. Ziemia nie ma w pobliżu żadnego księżyca podobnego do Io, co pomaga wyjaśnić, dlaczego jej zorze nie działają nieprzerwanie tak jak te na Jowiszu.
Zorze daleko poza Ziemią
Koncepcja zorzy nie kończy się też na granicy Układu Słonecznego. W lipcu 2015 roku astronomowie ogłosili pierwszą w historii detekcję zorzy poza Układem Słonecznym, zaobserwowaną wokół brązowego karła LSR J1835+3259. Odkrycie tam zorzy sugeruje, że podstawowy przepis stojący za ziemską zorzą polarną — pole magnetyczne przechwytujące strumień naładowanych cząstek — sprawdza się także na obiektach bardzo odległych od jakiejkolwiek znanej planety.
Zapisane na starożytnym niebie
Zorza polarna jest jednym z najstarszych odnotowanych zjawisk naturalnych, jakie znamy. Najwcześniejszy datowalny pisemny zapis o niej znajduje się w Kronice Bambusowej, kronice starożytnych Chin, datowanej na 977 lub 957 rok p.n.e., czyli stulecia, zanim spisano większość wydarzeń, które ludzie uznają za "starożytność". Jeszcze starsze przedstawienie mogło przetrwać w malowidłach jaskiniowych ludzi z Cro-Magnon w północnej Hiszpanii, datowanych na około 30 000 rok p.n.e., choć przypisanie sztuki prehistorycznej do jednego konkretnego wydarzenia jest z natury mniej pewne niż odczytanie datowanej kroniki.
Stare zapisy wciąż też potrafią co jakiś czas przepisać współczesny obraz. Japoński dziennik z 1770 roku, opisujący zorze nad Kioto, odkryty ponownie w 2017 roku, wskazywał, że burza, która za tym stała, mogła być około 7% silniejsza niż zdarzenie Carringtona — ta sama burza, której zasięg zakłócający telegraf zwykle traktuje się jako górny pułap tego, jak ekstremalna może być burza geomagnetyczna. Jeśli to porównanie się potwierdzi, rekord najsilniejszej burzy w zapisanej historii może wcale nie należeć do burzy, której zwykle się go przypisuje.