SYMULACJA ZORZY POLARNEJ

Prezentowana symulacja jest uproszczonym modelem wieloagentowym, stworzonym w celach dydaktycznych. Model został zaimplementowany w języku Python i zintegrowany z aplikacją webową.

Celem symulacji jest zobrazowanie zależności pomiędzy energią wiatru słonecznego, szerokością geograficzną obserwatora oraz intensywnością i kolorystyką zorzy polarnej. Symulacja nie odwzorowuje wszystkich procesów fizycznych zachodzących w magnetosferze Ziemi, lecz stanowi przystępny model edukacyjny pozwalający zrozumieć podstawowe mechanizmy powstawania tego zjawiska.

Opis zjawiska

Zorza polarna powstaje w wyniku oddziaływania naładowanych cząstek wiatru słonecznego z górnymi warstwami atmosfery Ziemi. Cząstki te, kierowane przez ziemskie pole magnetyczne, wnikają w atmosferę w rejonach okołobiegunowych, gdzie zderzają się z atomami i cząsteczkami gazów, prowadząc do emisji światła.

Kluczowym elementem symulacji jest zależność koloru zorzy od energii cząstek. Im większa energia wiatru słonecznego, tym głębiej cząstki mogą wnikać w atmosferę, oddziałując z różnymi gazami i generując odmienne barwy światła.

Kolorystyka zorzy w symulacji

W modelu przyjęto trzy główne zakresy kolorystyczne, odpowiadające różnym poziomom energii cząstek oraz wysokościom, na których zachodzą oddziaływania:

• Różowe i fioletowe odcienie – pojawiają się przy najwyższych energiach cząstek, gdy wiatr słoneczny dociera do niższych partii atmosfery (poniżej 100 km). Na tych wysokościach dominują oddziaływania z azotem i tlenem, generujące intensywne barwy różowe, fioletowe i purpurowe.
• Zielone i niebieskie odcienie – występują przy średnich poziomach energii, na wysokościach rzędu 100–250 km. Są to najczęściej obserwowane barwy zorzy, związane głównie z emisją światła przez tlen atmosferyczny.
• Czerwone odcienie – pojawiają się przy najniższych energiach cząstek, gdy oddziaływania zachodzą w wyższych warstwach atmosfery. W tych warunkach cząstki szybko wytracają energię, a dominującą rolę odgrywają emisje związane z azotem.

W trakcie symulacji widoczny jest proces stopniowego wytracania energii. Obszary zorzy zmieniają barwę w czasie, przechodząc od kolorów odpowiadających wysokim energiom (różowo-fioletowych), przez odcienie zielone i niebieskie, aż do barw czerwonych, po czym stopniowo wygasają i powracają do koloru czarnego.