Nebeski žar: Tinjajući sjaj noćnog zraka

Piše: Marko Posavec

Nebeski žar slabašno je zračenje atmosfere, uglavnom nevidljivo golim okom. Nastaje raznim fotokemijskim procesima u višim slojevima zraka. Najčešće je crvene ili zelene boje i često je u pojasevima ili vrpcama.

Ostali nazivi: noćni žar, rumen atmosfere
Naziv na engleskom: airglow

Nebeski žar zelene boje, označen strelicom na fotografiji koja prikazuje Mliječnu stazu iznad jezera Šoderica
Nebeski žar ove su blijede zelene vrpce vidljive u sredini fotografije. Gore se pruža trag Mliječne staze, a dolje je jezero Šoderica. Snimio Marko Posavec, 13. 6. 2023.

Ponekad, za bistrih noći podalje od ljudskih svjetala, možemo primijetiti da nebo nije sasvim crno. Obrisi stabala na njemu se ocrtavaju jasnije nego inače. Zvjezdani svod može biti prošaran blijedim paralelnim vrpcama koje se vrlo, vrlo sporo gibaju. To je nebeski žar ili, kako ga Vladis Vujnović zove u svom Rječniku astronomije, rumen atmosfere. No, da biste ga vidjeli, morate biti u zbilja mračnom okruženju. Nebo mora biti bistro, a oči potpuno priviknute na tamu. I, naposljetku, žar te noći mora biti prisutan.

Nebeski žar prilično je česta, ali ne baš upadljiva pojava. Mnogo ga češće primjećujemo na fotografijama i ubrzanim timelapse snimkama noćnog neba. Kao i većina takvih blijedih fenomena, popularnost je stekao razvojem i širokom dostupnošću osjetljivih digitalnih fotoaparata. Pojavljuje se kao jedva zamjetno crvenkasto ili zelenkasto tinjanje neba. Ponekad je toliko slabog sjaja da se ne bi ni vidio da nema strukturu paralelnih linija koja otkriva njegovu prisutnost. Najlakše ga je vidjeti na kutnoj visini između 10 i 40 stupnjeva iznad horizonta. Niže od toga gubi se u sumaglici, dalekoj svjetlosti i općenito mutnoći iznad horizonta. Bliže zenitu ne gledamo kroz dovoljno zraka da bi žar bio dovoljno vidljiv.

Naravno, na fotografijama snimljenima dugim ekspozicijama i na višim ISO vrijednostima bit će mnogo uočljiviji. Iskusniji promatrači mogu ga manje-više redovito zamijetiti golim okom. Postoje i povijesni zapisi o neobičnim “svijetlim noćima”. Za tu bi pojavu, o kojoj je još stotinjak godina prije nove ere pisao Plinije Stariji, mogao biti zaslužan upravo nebeski žar. Ponekad može biti izuzetno jak, kao u ovom slučaju iz studenog 2023.

Više o tome u ovoj studiji iz 2017.

Nebeski žar snimljen s Međunarodne svemirske postaje izgleda kao tanka zelena opna koja okružuje planet
Nebeski žar viđen s Međunarodne svemirske postaje: tanka zelenkasta opna koja okružuje planet. Izvor: NASA.
Crveni i zeleni nebeski žar s Međunarodne svemirske postaje
Crveni i zeleni nebeski žar s Međunarodne svemirske postaje. Izvor: NASA / Goddard Space Flight Center. Više primjera ovdje.

Kako nastaje nebeski žar

Svakakvi se fotokemijski procesi odvijaju u višim slojevima Zemljine atmosfere. Sunčevo ultraljubičasto zračenje pobuđuje atome i molekule koji se viška energije rješavaju tako da emitiraju fotone različitih valnih duljina – to jest, različitih boja. Zelena dolazi od molekula kisika na visinama od oko 90 do 100 kilometara, dakle oko Kármánove linije, granice svemira. Danju ih Sunčevo zračenje ionizira, noću rekombinacijom tinjaju zelenkasto. Crvena dolazi od atomskog kisika, a pobuđeni atomi natrija* daju žutonarančastu svjetlost.

Taj natrij, inače, dolazi od raspada meteora. Naći ćemo ga na visini od oko 80 do 105 kilometara. Iznad toga uglavnom su natrijevi ioni, a ispod je u spojevima.

Žar može nastati i sudaranjem atoma kisika i dušika u dušikov(II) oksid (NO). Pritom dolazi do emisije fotona, u procesu jezikopletno nazvanom kemiluminiscencija. Osim toga, crvena svjetlost dolazi od reakcije hidroksilnih radikala s kisikom i dušikom. Tu je i luminiscencija za koju je zaslužno kozmičko zračenje i svašta nešto. Za detalje ovih procesa obratite se obližnjem kemičaru.

I naravno, nebeski žar prisutan je i danju, samo što ga u potpunosti nadvlada svjetlost obližnje nam zvijezde.

Kako ga vidjeti

Nebeski žar najlakše je vidjeti na fotografiji. Ako ste negdje vani pod razumno tamnim nebom, usmjerite fotoaparat sa širokokutnim objektivom tako da vam je horizont pri dnu kadra. Kao što je ranije spomenuto, područje u kojem se najlakše zamjećuje je između 10 i 40 stupnjeva visine; donja polovica neba. Pokušajte s ekspozicijom od 30-ak sekundi pa vidite rezultat. Pazite da ne slikate u smjeru nekog većeg grada koji bi svoju svjetlost mogao rasuti nebom. Ipak, svjetla gradova i nebeski žar ne izgledaju isto i prilično ih je lako razlikovati.

U noćima kada je žar sjajniji moguće ga je vidjeti golim okom. Bob King je u članku za Sky & Telescope opisao kako ga podsjeća na blijede vrpce i mrljice koje je lako moguće zamijeniti za slabašno osvijetljene tanke oblake. U svakom slučaju, može ga odati struktura. Ako vidite paralelne vrpce, velika je vjerojatnost da vidite nebeski žar. Te strukture mogu nastati zbog gravitacijskih valova uzrokovanih velikim olujama, ili ih u pojaseve može rasporediti vjetar koji prelazi preko planinskih lanaca, ili nešto drugo.

Postoji povezanost sjajnog nebeskog žara i Sunčeve aktivnosti. Žar je najsvijetliji na vrhuncu Sunčeva 11-godišnjeg ciklusa. Pojačano Sunčevo zračenje zagrijava više slojeve atmosfere. Sudari atoma i molekula postaju češći pa je i nebeski žar izraženiji. Sadašnji Sunčev ciklus vrhunac bi trebao doseći 2025. godine. Stoga je razumno očekivati da ćemo sljedećih par godina imati barem nekoliko dobrih prilika.


Poveznice

What are the Mysterious ‘Bright Nights’? – Dr. Tony Philips (spaceweather.com) o izuzetno sjajnom nebeskom žaru, kroz povijest nazvanom “svijetle noći”. Aristotel i Plinije Stariji opisali su pojavu “Chasmata” što je vjerojatno dijelom polarna svjetlost, a dijelom nebeski žar.

Fuzzy glows: See zodiacal light, gegenschein, airglow, and aurorae – Bob King za Sky & Telescope o mnogočemu, između ostaloga i o nebeskom žaru.