Polarna svetlost – fotografije polarne svetlosti Aurora polaris

Danas je poznato da auroru izazivaju elektroni sa energijama u opsegu 1-15 keV, tj. elektroni koji su ubrzani naponom od 1000 V do 15.000 V. Svetlost nastaje kada se ti elektroni sudaraju sa atomima u gornjim slojevima atmosfere, obično na visinama 80-150 km. U svetlu preovlađuje emisija atomskog kiseonika – zelenkasta linija na 557,7 nm i (naročito kod elektrona niže energije i na većim visinama) tamno crvena linija na 630,0 nm. Obe linije potiču od zabranjenih prelaza atomskog kiseonika sa energijskih nivoa koji su (u odsustvu sudara) stabilni čime se objašnjava sporo paljenje i gašenje (0,5 – 1 s) aurorinih zrakova. Mnoge druge spektralne linije takođe su zastupljene, naročito one molekulskog azota, i one se pale i gase mnogo brže, otkrivajući pravi dinamički karakter aurora.

Aurore takođe mogu da se opaze u ultraljubičastom (UV) delu spektra, što se posebno dobro registruje iz svemira (ali ne i sa zemlje jer atmosfera apsorbuje UV zrake). Svemirska sonda „Polar“ je registrovala auroru čak i u području X-zraka.

Plarna svetlost ili Aurora se javlja ili kao „difuzno svetljenje“ ili kao „zavesa“ koja se širi u pravcu istok-zapad. Ponekad se obrazuju „mirni lukovi“ a nekada se svetlost neprekidno menja na nebu („aktivna aurora“). Svaka zavesa se sastoji od brojnih paralelnih zrakova, usmerenih u pravcu lokalnog magnetnog polja što navodi da je aurora uslovljena Zemljinim magnetskim poljem.

Pojava polarne svetlosti vezana je za magnetne bure koje su opet povezane sa jedanaestogodišnjim ciklusom aktivnosti sunčevih pega. Takođe je uočeno da do geomegnetnih bura najčešće dolazi u vreme ravnodnevice, dakle u rano proleće ili jesen što je pomalo zagonetno jer aktivnost na polovima nema mnogo veze sa godišnjim dobima.

Norveški istraživač Kristijan Birkeland je 1916. prvi predvideo postojanje Sunčevog vetra. Pretpostavio je da su Sunčevi zraci i pozitivnog i negativnog naelektrisanja. Frederik Lindeman je 1919. pretpostavio da sa Sunca dolaze protoni i elektroni. Tridesetih godina 20. veka naučnici su pretpostavili da Sunčeva korona ima temperaturu od nekoliko miliona stepeni. Britanski matematičar Sidni Čapman je pedesetih izračunao svojstva gasa na takvoj temperaturi i zaključio da se toplota kroz koronu mora protezati u prostoru još dalje od Zemlje. Nemački naučnik Ludvig Birman se takođe pedesetih zainteresovao za činjenicu da kometa uvek ima rep suprotno od Sunca. Birman je zaključio da Sunce emituje stalnu struju čestica, koja potiskuje kometin rep.

Eugen Parker je 1958. taj fenomen prozvao „Sunčev vetar“. Parker je pokazao da iako je Sunčeva korona jako privučena Sunčevom gravitacijom, da je ona tako dobar provodnik da je još uvek vruća na velikim udaljenostima. Pošto gravitacija opada sa udaljenošću od Sunca, spoljna koronarna atmosfera nadzvučnom brzinom beži u međuzvezdani prostor. Parker je poslao svoj rad u Astrofisical Journal, ali dvoje recenzenata su mu odbili rad. Rad je ipak prihvatio Čandrasekar (dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1983. godine).

Sovjetski satelit Luna 1. je januara 1959. prvi put merio jačinu sunčevog vetra. Koristili su scintilacione brojače i gasne jonizacione detektore. Merenje su tri godine kasnije ponovili Amerikanci koristeći Mariner 2. Parkerova teorija nije mogla objasniti ubrzanje brzog vetra. Prvu numeričku simulaciju Solarnog vetra u Sunčevoj koroni koristeći magnetohidrodinamičke jednačine izveli su Pneuman i Knop 1971.

Kasnih devedesetih ultraljubičasti koronalni spektrometar, koji se nalazio na СОХО (Solarnoj i heliografskoj opservatoriji) svemirskoj opservatoriji omogućio je da se vidi da je područje ubrzanja Sunčeva vetra u polarnim područjima Sunca i nađeno je da je ubrzanje mnogo jače od onoga koje bi se očekivalo samo od toplinskog efekta. Parkerov model je predviđao da se beg Sunčeva vetra dešava na 4 sunčeva radijusa, ali merenja pokazuju da se dešava na jednom sunčevom radijusu iznad fotosfere. To govori da postoji dodatni mehanizam ubrzanja sunčeva vetra.

Aurora je opažena i na Jupiteru i Saturnu, planetama čija su magnetska polja mnogo snažnija od Zemljinog. Pokreće ih, kao i na Zemlji, Sunčev vetar. Jupiterovi meseci, posebno Io, takođe uzrokuju snažne aurore koje se javljaju zbog električnih struja duž silnica magnetskog polja između rotirajuće planete i meseca koji kruži oko njega (dinamo učinak). Io (koji ima aktivni vulkanizam i jonosferu) je posebno snažan izvor aurore; njegove struje emituju i radio-talase, otkrivene 1955.Nedavno je polarna svetlost otkrivena i na Marsu; zbog nedostatka jakog magnetskog polja, ranije se verovalo kako je to nemoguće.