Farebné žiarenie vzduchu – ako ho pozorovať?
Airglow, či žiarenie horných vrstiev atmosféry je fenomén, ktorý môžeme pozorovať, či fotografovať počas jasných bezmesačných nocí. Noci kvôli nemu nie sú nikdy tmavé. Na prvé prečítanie sa možno zdá, že sa jedná o dobre známe svetelné znečistenie. To predsa ovplyvňuje samotný jas nočnej oblohy a tým pádom i jej kvalitu. Ak by sme sa však vybrali dostatočne ďaleko od aglomerácii svetelného smogu, stovky, ba priam až tisícky kilometrov od najbližších veľkomiest a ocitli sa uprostred púšte, nočná obloha stále nebude skutočne tmavá. Prečo? Za odpoveďou sa skrýva množstvo zložitých procesov v zemskej atmosfére, ktoré sa pričiňujú o vznik fenoménu s názvom airglow.
Vzniká ako dôsledok reakcií, ktoré sú vyvolané slnečnými fotónmi s krátkou vlnovou dĺžkou. Určite sa s ním stretol už každý, kto sa pokúšal odfotografovať tmavú nočnú oblohu. Práve vďaka airglow priestor medzi hviezdami na astrofotografiách zväčša nie je čierny, ale žiary rôznymi odtieňmi farieb. Každá farba pritom predstavuje inú reakciu. Najznámejšia je zelená, červená, či oranžová farba, pričom tie prvé dve spôsobuje emisia atomárneho kyslíka – a na to sa nižšie zameriame. Prečo sa však tieto farby nevyskytujú na všetkých fotografiách pravidelne a ako ho pozorovať i voľnými očami?
Podobnú otázku si položil tím vedcov a softvérových inžinierov v Košiciach, ktorý skúmal variabilitu airglowu počas obdobia 30 rokov pomocou dát z observatória Abastumani v Gruzínsku. Konkrétne ich zaujímali 2 najvýraznejšie spektrálne čiary, ktoré spôsobujú prechody v atomárnom kyslíku – OI 557.8 nm (zelená čiara) a OI 630.0 nm (červená čiara). Kvôli poveternostným podmienkam dáta z Gruzínska predstavovali iba 8% zo všetkých tmavých nočných hodín, ktoré za 30 rokov nastali. Preto tím z Oddelenia kozmickej fyziky ÚEF SAV, Katedry kybernetiky a umelej inteligencie FEI TUKE a IT spoločnosti GlobalLogic Slovakia vyvinul model založený na strojovom učení, ktorý dokáže s dostatočnou presnosťou doplniť chýbajúce dáta.
Ako pozorovať airglow voľnými očami?
Ľudské oko používa v noci bunky, ktoré nemajú schopnosť vnímať farby slabších svetelných zdrojov. To je hlavný fakt určujúci schopnosti videnia. Airglow teda okom vnímame ako bezfarebné žiarenie tesne nad horizontom, ktoré si môžme zameniť i so spomínaným svetelným smogom. Ak sa však nachádzame na dostatočne tmavom mieste, kde žiadne mestské svetla oblohu neovplyvňujú, s veľkou pravdepodobnosťou je vyskytujúce sa žiarenie nad obzorom práve airglow. Fotografickým záznamom navyše dokážeme zaznamenať nie len farby, ale aj rôzne štruktúry atmosférického fenoménu. Airglow je pre väčšinu ľudí málo známy úkaz vyskytujúci sa vo vysokých vrstvách zemskej atmosféry. Ovplyvňuje ho slnečná aktivita, kozmické počasie a dianie v nižších vrstvách atmosféry. Zrejme najkrajší pohľad naň si pravidelne vychutnávajú astronauti z Medzinárodnej vesmírnej stanice ISS, ktorí ho pozorujú ako farebný pás zemskej plynnej obálky. Ak by sme sa dostali na začiatok článku a uvažovali nad skutočne tmavou nocou na Zemi, nemusíme zúfať. Ak sa ocitneme na dokonale tmavom mieste, v priebehu niekoľkých nocí môžeme zažiť oblohu úplne bez výskytu airglow, no i oblohu, ktorú atmosferický fenomén doslova prežiari.
Kedy je teda najlepší čas na pozorovanie airglowu pre našu geografickú šírku? Podľa získaných výsledkov nedávno publikovaných v prestížnom vedeckom časopise JGR:Space Physics je to počas jesene a najmä počas maxima slnečnej aktivity. Tá dosiahne svoj vrchol opäť v roku 2025. To znamená, že práve najbližšie roky budú pre pozorovanie a fotografovanie airglow prajné.
Ak ste navyše nadšenec nočnej fotografie, urobte si výlet do Polonín. Je to totiž najtmavšie miesto na Slovensku. Ideálne počas jesenných bezmesačných nocí, kedy je šanca zachytiť žiarenie horných vrstiev atmosféry najvyššia.
Viac o pozorovaní airglow na Slovensku nájdete v názornej infografike.
Autori článku: RNDr. Šimon Mackovjak, PhD., Tomáš Slovinský, magazín Quark.
