Полярное сияние

Северное сияние, Норвегия

Полярное сияние (лат. Aurora) — это природное явление, возникающее в верхних слоях атмосферы в полярных регионах Земли. Оно проявляется в виде светящихся полос, лучей, завихрений и дуг на ночном небе. Полярное сияние, наблюдаемое в северном полушарии, называют северным сиянием (Aurora Borealis), а в южном полушарии — южным сиянием (Aurora Australis).

Природа явления

Полярное сияние возникает в результате взаимодействия потоков заряженных частиц солнечного ветра с магнитосферой Земли. Когда солнечные частицы сталкиваются с молекулами и атомами в верхних слоях атмосферы, их энергия высвобождается в виде света. Это явление связано с электромагнитными процессами, которые происходят на границе космического пространства и атмосферы нашей планеты.

Основные этапы формирования полярного сияния:

1. Выброс солнечной энергии: Вспышки и корональные выбросы массы на Солнце генерируют потоки заряженных частиц, известных как солнечный ветер.
2. Взаимодействие с магнитосферой: Частицы солнечного ветра отклоняются магнитным полем Земли, концентрируясь в областях вокруг магнитных полюсов.
3. Возбуждение атомов и молекул: Заряженные частицы проникают в верхние слои атмосферы (на высоте от 80 до 400 км), где они сталкиваются с молекулами кислорода и азота, вызывая их возбуждение.
4. Высвобождение энергии: Возбуждённые атомы и молекулы возвращаются в стабильное состояние, испуская энергию в виде света.

Цвета полярного сияния

Цвет свечения зависит от типа молекул, высоты их взаимодействия и длины волны испускаемого света:

• Зелёный: самый распространённый цвет, обусловленный возбуждением атомов кислорода на высоте около 100—150 км. Длина волны — примерно 557 нм.
• Красный: менее частое явление, возникающее при взаимодействии с кислородом на высотах выше 200 км. Этот цвет связан с более низкой плотностью воздуха и меньшей вероятностью столкновений молекул.
• Фиолетовый и синий: эти цвета образуются при возбуждении молекул азота на высотах ниже 100 км. Они реже наблюдаются, так как происходят в слоях атмосферы с высокой плотностью.

Магнитные бури и интенсивность сияний

Интенсивность полярного сияния напрямую связана с уровнем солнечной активности. Во время мощных солнечных вспышек и корональных выбросов массы увеличивается поток солнечного ветра, что приводит к сильным магнитным бурям. В такие периоды полярное сияние может быть видно даже в регионах, удалённых от полярных широт, например, в средней полосе Европы, России или США.

Влияние на техносферу

Полярное сияние не только эстетическое явление, но и явление с практическими последствиями:

• Радиопомехи: магнитные бури, сопровождающие сияние, могут вызывать перебои в радиосвязи и навигационных системах.
• Воздействие на спутники: частицы солнечного ветра могут повреждать электронику на борту спутников и даже выводить их из строя.
• Полярные маршруты авиации: во время интенсивного сияния авиакомпании нередко изменяют маршруты, чтобы избежать воздействия радиации на высоких широтах.

Современные исследования полярного сияния включают наблюдения с помощью спутников, наземных телескопов и магнитометров. Эти данные помогают лучше понять, как солнечная активность влияет на Землю и её атмосферу.

История наблюдений

Полярное сияние известно людям с древних времён. В мифах и легендах многих народов оно ассоциировалось с божественными знамениями, духами предков или знаменем войны.

Впервые научное объяснение явления предложил Кристиан Биркеланд в начале XX века. Он предположил, что сияние связано с потоками заряженных частиц, направляемых к полюсам магнитным полем Земли.

Где наблюдать полярное сияние

Лучшие места для наблюдения находятся в так называемом овале полярного сияния, который охватывает области вокруг геомагнитных полюсов:

• Северное сияние: Норвегия (Тромсё), Исландия, Канада (Юкон), Россия (Мурманская область).
• Южное сияние: Антарктида, южные части Новой Зеландии и Австралии.

Наиболее активное сияние наблюдается в период пиков солнечной активности, которые происходят примерно раз в 11 лет.

Значение и влияние

Северное сияние

Полярное сияние является не только зрелищным природным явлением, но и важным индикатором солнечной активности. Исследование сияний помогает учёным лучше понимать:

• Поведение магнитосферы Земли.
• Влияние солнечного ветра на радиосвязь и спутники.
• Механизмы взаимодействия солнечной и земной систем.

Интересные факты

• Полярное сияние существует не только на Земле, но и на других планетах с атмосферой и магнитным полем, таких как Юпитер и Сатурн.
• В редких случаях сияние можно наблюдать далеко за пределами полярных регионов, например, в средней полосе России или в северных штатах США.
• Полярное сияние часто сопровождается радиошумами, которые можно зарегистрировать с помощью специальных приборов.

Ссылки

• Небесная иллюминация.
• Что такое Полярное сияние.
• От Галилея до наших дней: разгадывая секреты полярного сияния.
• Полярное сияние.
• Где и когда бывает Полярное сияние.