Uran, podobnie jak Ziemia, Jowisz czy Saturn posiada własne pole magnetyczne na tyle silne, aby wytworzyć magnetosferę. Izoluje ona planety od bezpośredniego oddziaływania z wiatrem słonecznym, ale z drugiej strony jest areną skomplikowanych przemian energii wiatru w różne jej formy propagujące się już wewnątrz magnetosfery. Jednym z efektów tych przemian jest zorza polarna wywołana przez wiązki naładowanych cząstek przyspieszanych w ogonie magnetosfery jak i w samych obszarach polarnych. Dla mieszkańców Ziemii jest to zjawisko oczywiste.
Wiemy, że zorze występują również na Jowiszu i Saturnie - możemy obserwować je m.in. z pomocą teleskopu Hubble'a. Również na Uranie udało się zaobserwować świecenie zorzowe w czasie przelotu w pobliżu planety sondy Voyager 2. Ale zdarzyło się to tylko raz, w roku 1986. Dwie próby obserwacji zórz na Uranie z orbity Ziemi z pomocą teleskopu Hubble'a (w latach 1998 i 2005) nie powiodły się.
14 kwietnia b.r. w Geophysical Research Letters pojawiła się praca młodego francuskiego astronoma Laurenta Lamy, który wraz z kilkunastoosobową grupą współpracowników przedstawił wyniki obserwacji świecenia zorzowego Urana z wykorzystaniem teleskopu Hubble'a. Jednak w odróżnieniu od obserwacji z roku 1986, kiedy o czasie przelotu w pobliżu Urana decydowała zdeterminowana znacznie wcześniej trajektoria sondy Voyager, obecne obserwacje zostały precyzyjnie zaplanowane.
Autorzy pracy wykorzystali fakt, że Ziemia, Jowisz i Uran znajdowały się po tej samej stronie Słońca, co prawda nie wzdłuż linii prostej, ale kątowe odległości planet widziane z centrum Słońca były na tyle małe, że koronalny wyrzut masy (CME) o rozwartości rzędu 50° mógł na swej drodze oddziaływać z magnetosferami każdej z wyżej wymienionych planet. Taka sytuacja zdarzyła się we wrześniu 2011 roku. W pobliżu Ziemi przeszły trzy fale uderzeniowe związane z silnymi słonecznymi koronalnymi wyrzutami masy (CME). Zaobserwowane przez satelitę WIND i parę satelitów STEREO fale po około dwóch tygodniach dotarły do Jowisza. Skąd o tym wiadomo? Z obliczeń opartych na magnetohydrodynamicznym modelu wiatru słonecznego oraz z obserwacji emisji radiowych Jowisza związanych z oddziaływaniem fali uderzeniowej z magnetosferą planety.
Wspomniany numeryczny model wiatru słonecznego pozwolił na ocenę czasu dojścia fali do Urana – miało to stać się w połowie listopada 2011 roku. I na ten właśnie okres zarezerwowano czas na teleskopie Hubble'a. Tym razem obserwacje się udały i zorze udało się zarejestrować w świetle ultrafioletowym. Wyniki obserwacji schematycznie przedstawia załączona ilustracja. Jest to złożenie trzech obrazów: tarczy planety widzianej w świetle widzialnym z pokładu Voyagera 2 w roku 1986, pierścieni zaobserwowanych w świetle podczerwonym przez Gemini Observatory w roku 2011 oraz omawianych tutaj zórz na Uranie obserwowanych w listopadzie 2011 roku. Metody użyte do analizy obrazów uzyskanych w listopadzie roku 2011 zastosowano do obserwacji z roku 1998 – okazało się, że również na tych zdjęciach widoczne są bardzo słabe ślady zórz.
Dlaczego akurat obserwacje Urana okazały się tak ważne? Najprostsza odpowiedź nasuwa się sama – ostatnie (i jedyne) obserwacje pochodziły z roku 1986 i obejmowały zaledwie kilka godzin danych nagromadzonych w trakcie wspomnianego już przelotu sondy Voyager 2 w pobliżu planety. Poza tym bardzo niewiele wiemy na temat magnetosfery Urana i procesów w niej zachodzących. A jest to na pewno twór niezwykły.
Oś obrotu planety z dokładnością do kilku stopni znajduje się praktycznie w płaszczyźnie orbity. Natomiast oś dipola magnetycznego (znacznie przesunięta w stosunku do środka planety) jest nachylona do osi obrotu o około 60°. W roku 1986 obserwacje prowadzone były w okresie przesilenia – oś rotacji planety skierowana była ku Słońcu, oś magnetyczna odchylona pod dużym kątem od kierunku napływającego wiatru słonecznego. Prowadziło to do powstania magnetosfery podobnej do ziemskiej, ale i znacznie bardziej dynamicznej. Zorze zaobserwowano wtedy po stronie nocnej. Były dość rozległe, trochę podobne do ziemskich.
Obecne obserwacje miały miejsce blisko uranowej równonocy. Oś rotacji była odległa od kierunku na Słońce, ale dwa razy w ciągu dnia “patrzyły” w tym kierunku bieguny magnetyczne (na przemian północny i południowy). Wynikiem takiej szybko zmieniającej się konfiguracji magnetosfery była zorza obserwowana po dziennej stronie planety – były to świecenia trwające kilka minut, skupione na niewielkich obszarach. Nie wiemy, czy coś działo się również po stronie nocnej.
Źródło: Roman Schreiber
Na ilustracji: „Złożenie trzech obrazów: tarczy Urana widzianej w świetle widzialnym z pokładu Voyagera 2 w roku 1986, pierścieni zaobserwowanych w świetle podczerwonym przez Gemini Observatory w roku 2011 oraz zórz na Uranie obserwowanych w listopadzie 2011 roku (białe plamki). Źródło: Laurent Lamy (Observatoire de Paris)
(Tekst ukazał się pierwotnie w serwisie Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)
