Aurora (Kutup Işıkları) Nedir Ve Nasıl Oluşur?

Aurora denilen görsel şölen, Güneş fırtınalarının uzaya yaymış olduğu yüklü parçacıkların Dünya’nın manyetik alanı ile etkileşmesi sonucu oluşan göz alıcı ışıklardır. “Kutup Işıkları” da denilen bu parıltılar, tarih boyunca insanları büyülemiş muhteşem ışık şovlarıdır.

Kuzey ve Güney kutup noktalarında gözlemleyebildiğimiz Auroralar, Aurora Borealis (Kuzey Işıkları) ve Aurora Australis (Güney Işıkları) olarak da bilinirler.

Auroralar nasıl oluşurlar?

Güneş rüzgarlarıyla, yıldızımızdan yaklaşık saatte 1 milyon mil hızla uzaya fırlatılan ve hayli yüksek oranlarda yüklü elektronlardan oluşan parçacıklar, Güneş’ten ayrıldıktan neredeyse 40 saat sonra Dünya’nın çekirdeğinin ürettiği manyetik güç çizgilerini izleyerek manyetosfere ulaşırlar ve atmosferde bulunan elementlerle etkileşime girerler.

Bilim insanı Celsius, 1741 yılında Auroraların meydana getirdiği manyetik akımları, manyetik kontrolün kanıtı olarak tanımlamıştır.

Kristian Birkeland ise 1908 yılında manyetik akımın Aurora arkı boyunca bu tür partikül hareketlerinin genellikle gün ışığından karanlığa doğru, Doğu-Batı doğrultusunda hareket ettiğini savunmuştur. Bu yönlenme hareketi daha sonra “Aurorasal Elektron Hareketi” ismini almıştır (ayrıca Birkeland akımı olarak da bilinir).

1800’lü yılların sonunda, Alman gökbilimci Hermann Fritz‘in katkılarıyla Auroranın çoğunlukla “Aurorasal Bölge” de görüldüğü saptanmıştır (Aurorasal Bölge Dünya’nın manyetik kutbunun çevresinde yaklaşık 2.500 km çapında halka şeklinde bir bölgedir). Bunun dışında oluşabilecek güçlü bir manyetik fırtına, geçici olarak Aurasal ovali genişlettiğinde, nadiren ılıman enlemlerde de görülebilir.

29 Temmuz 1998 yılında THEMIS uzay sondaları ilk kez Auroralara sebep olan manyetosferik fırtınanın başlangıcını görüntülemeyi başarmıştır. Sonda, Aurorasal yoğunlaşma başlamadan 96 saniye önce manyetik temas fikrini kullanarak ölçüm yapmış ve bunun üzerine astronom Vasilis Angelopoulos “Verilerimiz ilk kez açıkça gösteriyor ki manyetik temas bu olayın tetikleyicisidir.” ifadesini kullanmıştır.

Büyük manyetik fırtınalar, yaklaşık olarak 11 yılda bir gerçekleşen Güneş lekesi döngüsü ile en yoğun noktalara ulaşırlar. Bu fırtınalar, takip eden 3 yıl boyunca da etkisini sürdürebilir. Aurorasal Bölgenin içinde Auroranın meydana gelme olasılığı, genel itibariyle IMF (Gezegenler arası manyetik alan) çizgilerinin eğimine, özellikle de güney yönlü olmasına bağlıdır.

Solar rüzgar (Güneş rüzgarı) partikülleri çarpışır ve Dünya’nın manyetik alan çizgileri boyunca hızlanırlar. Bu sebeple iyonize olan atmosferin üst kısımlarındaki (80 km den yukarısında) oksijen ve nitrojen atomları, bu parçacıklar tarafından uyarılırlar.

Elektron kazanan nitrojen (azot) atomları ile, uyarılan oksijen atomlarının temel enerji düzeyine dönüşümüyle foton salınımı ortaya çıkar. İşte gökyüzünde gördüğümüz Auroralar, bu fotonlardır.

Tüm bu manyetik ve elektriksel kuvvetler, sürekli kayan kombinasyonlarla birbirleri ile etkileşirler. Bu kaymalar ve akışlar, 50,000 voltta 20,000,000 ampere kadar ulaşabilen atmosferik akımlar boyunca “Aurora’nın Dansı” şeklinde görülebilmektedir.

Bu göz alıcı renkler nasıl oluşmaktadır?

Auroraların renkleri, Güneş’ten rüzgarlarıyla gelen yüklü parçacıkların atmosferimizde hangi elemente ait atomla çarpıştığına ve karşı karşıya geldikleri atmosfer yüksekliğine bağlıdır. Temel olarak açıklayalım:

Oksijen: Yeşil veya kahverengimsi kırmızı, absorbe edilen enerjinin miktarına bağlı olarak 240 km yüksekliğe kadar yeşil, bunun üzerinde ise kırmızı renktedir. Oksijenin başka bir atom veya molekülle çarpışması yüksek enerjisini emecek ve temel hale geçmesine engel olacaktır. Atmosferin üstünde yüksek oranda oksijen bulunur, Bu tür çarpışmalar, seyrek olduğu için oksijen kırmızı ışık yayabilir.

240 km’den aşağıya indikçe, çarpışma olasılığı artar ve böylece kırmızı renk oluşamaz. Bunun temel sebebi, başka bir atom veya molekülle çarpışmaların, temel hale geçmesine engel olacak ve sonunda yeşil ışık yayacak olmasıdır.

Nitrojen (Azot): Mavi, veya kırmızı. Bunun dışında atom iyonize olduktan sonra tekrar elektron kazanırsa mavi ışık oluşacaktır. Yüksek enerji seviyesinden temel seviyeye geri dönüyorsa kırmızı ışık yayacaktır. 90 km yüksekliğe kadar mavi bunun üzerinde ise kırmızı ışık görülecektir.

Yazan: Ulaş AKKAYA
Düzenleyen: Sinan DUYGULU & Zafer EMECAN
Bu yazımız, sitemizde ilk olarak 14 Ocak 2018 tarihinde yayınlanmıştır.