Северное сияние

Северное сияние

Северное сияние
СОДЕРЖАНИЕ
0
0
13 февраля 2020

Полярные сияния на других планетах

Хотя Венера и не имеет достаточно сильного магнитного поля, они появляются в виде светлых и диффузных пятен различной формы и интенсивности, иногда затрагивающие весь планетарный диск. Сияния на Венере образуются путём соударений электронов солнечного ветра и атмосферы планеты и особенно хорошо видны на ночной стороне атмосферы.

Полярные сияния также были обнаружены и на Марсе, 14 августа 2004 года, инструментом SPICAM на борту Mars Express. Оно находилось в районе Киммерийской земли (англ.)русск. (52° ю. ш. 177° в. д.). Общий размер излучающей области составлял около 30 км в поперечнике, и примерно 8 км в высоту. Анализируя карту разломов коры, скомпилированную из данных космического аппарата Mars Global Surveyor, учёные заметили, что области выбросов соответствуют району, где локализовано магнитное поле. Это указывает на то, что обнаруженное световое излучение было потоком электронов, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля в верхние слои атмосферы Марса.

Полярное сияние на Сатурне, комбинированный снимок в ультрафиолете и видимом свете (Hubble Space Telescope)

Магнитные поля планет-гигантов Солнечной системы значительно сильнее магнитного поля Земли, что обусловливает больший масштаб полярных сияний этих планет по сравнению с полярными сияниями Земли. Так, высочайшим в Солнечной системе (1200 км) является северное сияние Сатурна. Особенностью наблюдений с Земли (и вообще из внутренних областей Солнечной системы) планет-гигантов является то, что они обращены наблюдателю освещённой Солнцем стороной и в видимом диапазоне их полярные сияния теряются в отражённом солнечном свете. Однако благодаря высокому содержанию водорода в их атмосферах, излучению ионизированного водорода в ультрафиолетовом диапазоне и малому альбедо планет-гигантов в ультрафиолете, с помощью внеатмосферных телескопов (космический телескоп «Хаббл») получены достаточно чёткие изображения полярных сияний этих планет.

Полярное сияние на Юпитере, снимок телескопа «Хаббл» в ультрафиолете.

Особенностью Юпитера является влияние его спутников на полярные сияния: в областях «проекций» пучков силовых линий магнитного поля на авроральный овал Юпитера наблюдаются яркие области полярного сияния, возбуждённые токами, вызванными движением спутников в его магнитосфере и выбросом ионизированного материала спутниками — последнее особенно сказывается в случае Ио с её вулканизмом.

На изображении полярного сияния Юпитера, сделанного космическим телескопом «Хаббл» заметны такие проекции: Ио (пятно с «хвостом» вдоль левого лимба), Ганимеда (в центре) и Европы (чуть ниже и справа от следа Ганимеда).

На Уране и Нептуне также были отмечены полярные сияния.

Как возникает полярное сияние

Сражение воинов, танец богов, светящиеся души усопших — это попытки объяснить явление с древних времен. На самом деле главным «виновником» красоты является Солнце. В результате вспышек на нем образуется солнечный ветер, состоящий из заряженных частиц. Они устремляются к Земле и попадают в магнитное поле планеты. Оно притягивает их и направляет к Северному и Южному полюсу.

Соприкасаясь с газами атмосферы азотом и кислородом, солнечные частицы обретают «возбужденное» состояние. Затем происходит обратный процесс «успокоения», энергия высвобождается, тогда и появляется свечение. Молекулы азота обретают фиолетовый или синеватый цвет, кислорода — зеленый, красный.

Во многом цвет определяется расстоянием, на котором возник процесс:

  • если встреча атмосферных частиц произошла на расстоянии 120–150 км от Земли, то сияние будет зеленоватого оттенка;
  • более 150 км — цвет будет красным;
  • менее 120 км — фиолетовым.

Знайте, что южное, северное, полярное сияние, аврора (древнеримская богиня зари), сполохи, пазори — названия одного явления. На фото лабораторной модели четко видно сполохи на двух полюсах, а не только на Северном, как традиционно принято считать. Более того, два кольца вокруг полюсов почти одинаковы по величине и форме. Являются практически зеркальным отображением друг друга.

Что это за явление?

Так что же оно такое, полярное сияние, будоражащее и смущающее разум народностей, живущих в самых холодных местах нашей планеты – возле северного и южного полюсов?

Загадку таинственных огней разгадал Михаил Ломоносов, предположив, что в данном случае виновато электричество. Чтобы доказать эту теорию, через колбы, предварительно наполненные разными газами, был пропущен электрический ток. В результате – каждая колба засияла своим, неповторимым и уникальным цветом.

Если объяснять полярное сияние, особо не углубляясь в теорию, то вполне можно сказать, что выброшенные Солнцем заряженные частички заставляют воздух нашей планеты переливаться завораживающими дух огнями.

Наше светило представляет собой огромный раскалённый газовый шар, который состоит из атомов гелия и водорода, состоящие из протонов (заряд «+») и электронов (заряд «–»). После взрыва на Солнце в космос попадает огромное количество частиц, обладающих электрическим зарядом, которые на огромной скорости (приблизительно – 960км/с) несутся во все стороны, в том числе и по направлению к нашей планете, образуя тем самым такое явление, как «солнечный ветер», и достигают Земли через 2-3 дня.

С помощью магнитного притяжения наша планета «ловит» пролетающий возле него солнечный ветер и по силовым линиям своего магнитного поля отправляет его к полюсам – северному и южному, возле которых находятся магнитные полюса. Попадая в район действия магнитных полюсов, солнечные частицы моментально притягиваются к ним, и от столкновения солнечного ветра с атмосферой, появляется энергия, преобразовывающаяся в свет, которая и образует северное сияние:

Возбуждённые атомы успокаиваются и начинают излучать световой фотофон;

Если азот, столкнувшись с солнечными частичками, теряет электроны, то его молекулы становятся синего и фиолетового цвета;

Если электрон никуда не пропадает и остаётся с молекулами азота – появляются лучи красных тонов;

Когда солнечный ветер взаимодействует с кислородом, электрон у того не исчезает, но сам он начинает выпускать лучи зелёного и красных цветов.

Искусственные «полярные сияния».

Свечения, подобные полярным сияниям, возникали в результате ядерных взрывов в высоких слоях атмосферы, проводившихся министерством обороны США во время МГГ. Эти эксперименты были важны для изучения радиационного пояса Ван Аллена и природы естественных полярных сияний. Такого рода сияния наблюдались в районе островов Мауи (Гавайские о-ва) и Апиа (о-ва Самоа) вскоре после ядерных взрывов «Тик» и «Ориндж», которые проводились на высотах ок. 70 и 40 км над атоллом Джонстон в центральной части Тихого океана 1 и 12 августа 1958. Свечение, видимое над Апиа 1 августа, состояло из дуги малинового цвета и лучей, которые сначала были фиолетовыми, затем красными и постепенно переходили в зеленые. Другие искусственно вызванные сияния, связанные со взрывами «Аргус I, II и III», проведенными на высоте ок. 480 км 27 и 30 августа и 6 сентября 1958, наблюдались в районе взрывов в южной части Атлантического океана. Цвет их был красным с примесью желтовато-зеленого. Во время взрыва «Аргус III» красное искусственное сияние наблюдалось также около Азорских о-вов, на противоположном от места взрыва конце соответствующих силовых линий магнитного поля Земли (т.е. на территории, геомагнитно сопряженной с данной).

Эти наблюдения ясно показывают, что искусственные сияния в районе взрыва и на геомагнитно сопряженной с ним территории были вызваны такими высокоэнергетическими частицами, как электроны, образовавшиеся в результате b-распада при ядерном взрыве. Иными словами, частицы с высокой энергией, образовавшиеся в результате взрыва, двигались вдоль силовых линий геомагнитного поля, формируя искусственные радиационные пояса Ван Аллена, и привели к образованию «полярных сияний» на обоих концах силовых линий. Судя по высоте появления и цветовой гамме этих сияний, можно предположить, что причиной их возникновения является возбуждение атмосферного кислорода и азота в результате соударений с заряженными частицами, обладающими высокой энергией, что имеет большое сходство с механизмом образования естественных полярных сияний.

READ  Сколько и какие океаны есть на земле: карта, названия, описание, подводный мир, фото и видео

С упомянутыми взрывами в высоких слоях атмосферы, особенно с экспериментами «Тик» и «Ориндж», были связаны также существенные возмущения магнитного поля Земли и ионосферы. Таким образом, в результате проведенных экспериментов была получена важная информация о естественных полярных сияниях и связанных с ними явлениях.

Существует еще один антропогенный феномен свечения высоких слоев атмосферы, обусловленный выбросами ракетами газообразного натрия или калия. Это явление можно назвать искусственным свечением в отличие от искусственного полярного сияния, так как его причины близки к тем, которые вызывают естественное свечение воздуха.

Режим истории Править

Второй эпизод Править

После того, как Уилл Маккензи повстречает медведя в вагончике на Разбитой железной дороге в соответствии с заданием. Следует иметь в виду, что после попытки покинуть вагончик, запустится сцена и затем обязательно будет ночь, независимо от времени суток на момент входа в него.

После того, как медведь толкнет вагон, Уилл падает и теряет сознание, после, очнувшись, он наблюдает на улице полярное сияние, а также, немного погодя, волков, имеющих зеленоватый оттенок. Эти волки боятся света уличных фонарей и ламп, которые работают в ночь полярного сияния. Можно вставать в круг света от уличных фонарей, волки в него войти не смогут.

В режиме истории во время полярного сияния также работает и заряжается фонарик, работает радио и все остальные электроприборы, а в проводах появляется напряжение. Появляется риск получить электрические ожоги при контакте с оголёнными проводами.

Играет ключевую роль в конце второго эпизода, так как без него невозможно пройти сквозь ГЭС.

Полярное сияние появляется с интервалом 2-3 дня. В некоторых случаях сияние может быть и две ночи подряд (например, если вы оказались заперты в бункере Джереми).

Третий эпизод Править

После того, как Астрид доберется то радиовышки в Отрадной долине, и увидит, что радио не работает, она приляжет на кровать неподалеку и заснет. Через некоторое время Астрид проснется, и увидит, что вся электроника в здании начала работать, что означает то, что теперь она сможет связаться с Неотступными Мельницами по радио. Однако это ей не удается, и она слышит лишь переговоры Уилла с Неотступными Мельницами.

Северное сияние на других планетах

Знания о природе происхождения авроры позволяют предположить ее наличие на других планетах Солнечной системы. Так и есть. Ученые выяснили, что газовые планеты, такие как Юпитер, Сатурн, Уран имеют собственное сияние. Оно незначительно отличается от земного из-за различного состава атмосферы и магнитосферы этих планет.Пазори зафиксированы даже на планетах, не имеющих глобальных магнитных полей (Венера, Марс). Частицы солнечного ветра образуют локальные сияния при взаимодействии с ионосферой Венеры. Магнитной мощности Красной планеты также оказалось достаточно для образования точечных свечений.

Влияние солнечной активности

Связь между северным сиянием и солнечной активностью была заподозрена примерно в 1880 году. Благодаря исследованиям, проведенным с 1950-х, мы теперь знаем, что электроны и протоны солнечного ветра захватываются магнитосферой Земли и сталкиваются с газами в атмосфере.

Температура над поверхностью Солнца (речь идет о короне, сама поверхность Солнца имеет температуру ок. 6000 градусов) составляет миллионы градусов по Цельсию. При этой температуре, столкновения между ионами весьма интенсивны. Свободные электроны и протоны вырываются из солнечной атмосферы в результате вращения Солнца и улетают через прорехи в магнитном поле. В околоземном пространстве, заряженные частицы в значительной степени отклоняются магнитным полем Земли. Магнитное поле Земли слабее всего на полюсах и поэтому заряженные частицы попадают в атмосферу Земли и сталкиваются с частицами газа именно на полюсах. Эти столкновения излучают свет, который мы воспринимаем как полярное сияние.

Полярные сияния на других планетах

Хотя Венера и не имеет достаточно сильного магнитного поля, они появляются в виде светлых и диффузных пятен различной формы и интенсивности, иногда затрагивающие весь планетарный диск. Сияния на Венере образуются путём соударений электронов солнечного ветра и атмосферы планеты и особенно хорошо видны на ночной стороне атмосферы.

Полярные сияния также были обнаружены и на Марсе, 14 августа 2004 года, инструментом SPICAM на борту Mars Express. Оно находилось в районе Киммерийской земли (англ.)русск. (52° ю. ш. 177° в. д.). Общий размер излучающей области составлял около 30 км в поперечнике, и примерно 8 км в высоту. Анализируя карту разломов коры, скомпилированную из данных космического аппарата Mars Global Surveyor, учёные заметили, что области выбросов соответствуют району, где локализовано магнитное поле. Это указывает на то, что обнаруженное световое излучение было потоком электронов, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля в верхние слои атмосферы Марса.

Полярное сияние на Сатурне, комбинированный снимок в ультрафиолете и видимом свете (Hubble Space Telescope)

Магнитные поля планет-гигантов Солнечной системы значительно сильнее магнитного поля Земли, что обусловливает больший масштаб полярных сияний этих планет по сравнению с полярными сияниями Земли. Так, высочайшим в Солнечной системе (1200 км) является северное сияние Сатурна. Особенностью наблюдений с Земли (и вообще из внутренних областей Солнечной системы) планет-гигантов является то, что они обращены наблюдателю освещённой Солнцем стороной и в видимом диапазоне их полярные сияния теряются в отражённом солнечном свете. Однако благодаря высокому содержанию водорода в их атмосферах, излучению ионизированного водорода в ультрафиолетовом диапазоне и малому альбедо планет-гигантов в ультрафиолете, с помощью внеатмосферных телескопов (космический телескоп «Хаббл») получены достаточно чёткие изображения полярных сияний этих планет.

Полярное сияние на Юпитере, снимок телескопа «Хаббл» в ультрафиолете.

Особенностью Юпитера является влияние его спутников на полярные сияния: в областях «проекций» пучков силовых линий магнитного поля на авроральный овал Юпитера наблюдаются яркие области полярного сияния, возбуждённые токами, вызванными движением спутников в его магнитосфере и выбросом ионизированного материала спутниками — последнее особенно сказывается в случае Ио с её вулканизмом.

На изображении полярного сияния Юпитера, сделанного космическим телескопом «Хаббл» заметны такие проекции: Ио (пятно с «хвостом» вдоль левого лимба), Ганимеда (в центре) и Европы (чуть ниже и справа от следа Ганимеда).

На Уране и Нептуне также были отмечены полярные сияния.

Вариант №2

Северное сияние – это одно из самых невероятных явлений в мире

Благодаря своей красоте оно привлекает внимание множества людей

Первые упоминания северного сияния находятся в трудах древних философов. Люди, жившие тысячелетия назад, имели обыкновение олицетворять природные явления. Так, они поклонялись Богам грома, урожая, солнца и многим другим. Не удивительно, что к северному сиянию они относились с опасением. Они считали, что оно является предвестником всевозможных бед и несчастий, к примеру, войны и эпидемий. Такое опасение можно связать с тем, что во время данного явления небо приобретает красный цвет. Были случаи, когда люди, видя такое небо, думали, что начался пожар, и спешили его тушить.

Чаще всего форму сияния можно сравнить в форме полос или ленты. Также встречается северное сияние больше напоминающее пятна. Вид сияния напрямую зависит от его расположения. Например, северное сияние в виде лент тянется с востока на запад. Его длина составляет несколько тысяч километров, а высота — сотни. Толщину явления, о котором мы говорим, можно рассчитать в метрах. Так как его толщина не так велика, люди могут увидеть звезды, Луну, кометы через северное сияние. Мне кажется тот, кто хоть раз имел возможность наблюдать за данным световым явлением, никогда его не забудет. Хочется также добавить, что в большинстве случаев низ сияния имеет резкие очертания в отличие от верхнего края.

READ  Обзор африки

Стоит заметить, что периодически появляется северное сияние, которое отличается зеленоватым свечением. Такое сияние протягивается на большей части полярной области.

Как мы видим, у северного сияния бывает немного разная длина, форма, цвет. Более того, стоит отметить, что интенсивность света рассматриваемого нами природного явления выделяется в 4 категории. Свечение каждого класса отличается яркостью в 10 раз. Так, первой категории присущ слабый свет, а четвертой – самый интенсивный из всех.

Мне кажется, любой согласится, что северное сияние – невероятно красивое явление природы. Людей, видевших его, можно по праву назвать счастливчиками. Мне бы тоже хотелось когда-нибудь увидеть данное явление.

6 класс, 2, 3, 4, 5, 6, 8 физика. 10 класс по географии кратко

Где можно увидеть северное сияние в Финляндии?

Район Кильписъярви в Финляндии может похвастаться тем, что северное сияние здесь показывается каждые три ночи из четырех. В районах Sodankylä и Rovaniemi северное сияние видно каждую вторую ночь. Однако, даже если над вашей головой светит северное сияние, вы не сможете его увидеть, если вам не повезло с погодой — полная облачность послужить серьезной помехой для того, чтобы увидеть это потрясающее зрелище.

В Соданкюля работает «звездный городок» Астрополис, здесь феномен полярного сияния изучается с 1912 года. А в 11 км от города построен необычный дом «Корона севера» (Revonulikota Pohjan Kurunu). Внешне он напоминает саамский чум, однако внутри расположен выскотехнологичный зал, воспроизводящий северное сияние.
Похожее шоу проводится и в театре «Полариум» одного из главных лапландских городов — Рованиеми. Здесь проводить время в ожидании сияния веселее всего: в феврале в городе проходит фестиваль полярного сияния (Revontulifestivaali).

На льду реки Кемийоки  устраивают концерты и спортивные состязания, а в парке Конттинен возводят скульптуры изо льда и снега. Финляндия очень креативно подходит к вопросам зимнего отдыха, здесь можно найти много оригинальных отелей для наблюдения за зимним небом: от поселка иглу с прозрачными потолками Kakslauttanen до стеклянных «Пузырей Авроры» посреди леса.

Лучшие места на планете для наблюдения авроры

Существует наиболее благоприятное время для появления северного сияния. Это большой отрезок времени между осенним и весенним равноденствием. Тогда в северных широтах темнеет рано, а в ночное время наиболее велики шансы наблюдать происходящее явление. Масштабы впечатляющие. К примеру, длина светящейся дуги может составлять порядка 1,5 тысячи км, ширина — около 160 км.

Местные жители некоторых стран могут любоваться авророй довольно часто. Также в эти страны устремляются желающие увидеть прекрасное чудо своими глазами:

  • Норвегия. Аврора является своеобразной достопримечательностью страны на радость туристам.
  • Финляндия. В частности в Лапландии в среднем каждая вторая ночь без облаков озаряется сполохами.
  • Исландия. В середине зимы Солнце достаточно активно, поэтому увидеть и запечатлеть «мечту путешественника» вполне реально.
  • Аляска. Если отправиться, по возможности, наиболее далеко от городов, то яркость северного сияния увеличивается в разы.
  • Россия. Кольский полуостров, Мурманск, Норильск — наиболее частые «свидетели» необычного явления.

Литература

  • Александров Н. Л. Полярные сияния // Соросовский образовательный журнал, 2001, № 5, с. 75-79;
  • Булат В. Л. Оптические явления в природе. // М., Просвещение, 1974, 143 с;
  • Мишин Е. В., Рушин Ю. Я., Телегин В. А. Взаимодействие электронных потоков с ионосферной плазмой. // Л., Гидрометеоиздат, 1989, 264 с.
  • Исаев С. И. Полярные сияния. // Мурманск, Книж. изд-во, 1980, 141 с.;
  • Мизун Ю. Г. Полярные сияния. // М., Наука, 1983, 136 с.;
  • Stern, David P. . phy6.org.
  • Eather, Robert H. Majestic Lights: The Aurora in Science, History, and The Arts (англ.). — Washington, DC: American Geophysical Union, 1980. — ISBN 978-0-87590-215-9.
  • Akasofu, Syun-Ichi. Secrets of the Aurora Borealis (англ.) // Alaska Geographic Series. — 2002. — April (vol. 29, no. 1).
  • Savage, Candace Sherk. Aurora: The Mysterious Northern Lights (англ.). — San Francisco: Sierra Club Books (англ.)русск. / Firefly Books, 1994. — ISBN 978-0-87156-419-1.
  • Phillips, Tony . NASA (21 октября 2001). Дата обращения 15 мая 2006.
  • Chisholm, Hugh, ed. (1911), Aurora Polaris, Encyclopædia Britannica, vol. 2 (11th ed.), Cambridge University Press, pp. 927–934

Как образуется северное сияние

Оно является результатом высвобождения фотонов в верхней части земной атмосферы, на высоте примерно 80 км. Молекулы азота и кислорода под действием заряженных солнечных частиц переходят в возбужденное состояние, а при переходе в основное состояние восстанавливается электрон и излучается квант света. Различные молекулы и атомы дают разный цвет свечения, например: кислород — зеленый или коричневато-красный, в зависимости от количества поглощенной энергии, азот синий или красный. Синий цвет азота возникает, если атом восстанавливает электрон ионизации, красный — при переходе в основное состояние из возбужденного.

Роль кислорода

Кислород является необычным элементом с точки зрения его возвращения в основное состояние: этот переход может занимать ¾ секунды, а излучать зеленый свет до двух минут, после чего он становится красным. Столкновения с другими атомами или молекулами поглощают энергию возбуждения и предотвращают излучение света. В верхних частях атмосферы процент кислорода низкий и такие столкновения достаточно редки, что дает время кислороду излучать красный квант света. Столкновения становятся более частыми по мере продвижения вглубь атмосферы, так что ближе к поверхности красное излучение не успевает образоваться, а у поверхности даже зеленое свечение прекращается.

Теории происхождения полярных сияний.

Как упоминалось выше, уже давно было известно, что проявления полярных сияний и возмущения магнитного поля Земли, или магнитные бури, имеют некоторые важные общие характеристики. Поэтому любая теория, предлагаемая для объяснения одного из этих явлений, должна объяснять и другое.

Частота проявления возмущений магнитного поля Земли и полярных сияний с периодом 27 дней и 11-летний цикл указывают на связь этих явлений с солнечной деятельностью, поскольку период вращения Солнца составляет ок. 27 суток, а солнечная активность подвержена колебаниям циклического характера со средним периодом ок. 11 лет. Тот факт, что как полярные сияния, так и возмущения магнитного поля Земли концентрируются в одних и тех же поясах, приводит к выводу, что те и другие вызваны воздействием движущихся с высокой скоростью электрически заряженных частиц (протонов и электронов), испускаемых активными областями на Солнце (вспышками) и проникающих в зоны полярных сияний под воздействием магнитного поля Земли (см. также СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА; КОСМОСА ИССЛЕДОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ).

READ  Интересные факты о северном и южном полюсе земли

Эта идея была выдвинута Ойгеном Гольдштайном еще в 1881 и получила подтверждение в результате лабораторных экспериментов, впервые проведенных Кристианом Биркеланном. Он поместил внутрь катодной трубки железный шар, названный им «терреллой», который является моделью Земли и представляет собой электромагнит, покрытый оболочкой, фосфоресцирующей под действием катодных лучей. Когда Биркеланн подвергал шар действию катодных лучей, испускаемых непосредственно в камере, они падали на поверхность шара вокруг магнитных полюсов, образуя пояса свечения, подобные поясам полярных сияний.

Позднее математическая разработка этой проблемы была реализована Карлом Фредериком Стёрмером. Она получила известность как теория Биркеланна – Стёрмера, однако содержала в своей основе допущение, что от Солнца исходит поток частиц с одинаковыми электрическими зарядами. Правомерность этого допущения весьма спорна, так как такой поток частиц не мог бы приблизиться к Земле из-за электростатического отталкивания между одноименно заряженными частицами.

Фредерик А.Линдеман предположил в 1919, что поток заряженных частиц в целом электрически нейтрален, так как состоит из одинакового количества положительных и отрицательных зарядов. Эта идея была развита Сидни Чепменом и Винсентом С.А.Ферраро и несколько модифицирована Дэвидом Ф.Мартином. Тем не менее и эта теория тоже вызывает сомнения. Она предполагает существование вакуума в экзосфере и за пределами атмосферы, однако недавние наблюдения в этих областях пространства указывают на наличие заряженных частиц.

Некоторыми исследователями была выдвинута гипотеза, согласно которой облако солнечного газа (плазмы), которое, вероятно, состоит из электронов и протонов, может приближаться к нашей планете на расстояние около шести земных радиусов от центра Земли. При воздействии плазмы на магнитное поле Земли возникают магнитогидродинамические волны. Эти волны и ускоренные заряженные частицы, движущиеся вдоль геомагнитных силовых линий, вызывают магнитные бури. Ускоренные частицы проникают до высоты ок. 95 км в зоны полярных сияний, образуя плотные ядра ионизации вдоль геомагнитных силовых линий и вызывая электромагнитную эмиссию полярных сияний в результате взаимодействия с основными компонентами верхних слоев атмосферы – кислородом и водородом.

Тороидальная область распространения заряженных частиц, окружающая Землю (т.н. радиационный пояс Ван Аллена), также может играть важную роль, особенно в качестве причины возникновения возмущений геомагнитного поля и связанных с ними полярных сияний. Ультрафиолетовое излучение Солнца, метеоры и ветры в высоких слоях атмосферы рассматривались в качестве возможных причин образования полярных сияний. Тем не менее ни одно из названных явлений не может быть первичной причиной, так как магнитуды их изменений недостаточно велики, чтобы объяснить основные характеристики полярных сияний. Необходимо проводить дальнейшие наблюдения в высоких слоях атмосферы Земли и за ее пределами с применением ракет и искусственных спутников, изучать радиоизлучение, а также рентгеновское излучение Солнца и поведение высокоэнергетических частиц в стратосфере – с помощью метеозондов во время магнитных бурь и при появлении полярных сияний.

Полярные сияния планеты Земля

Северные сияния Земли возникают преимущественно в высоких широтах, в особых овальных зонах, опоясывающих магнитные полюса планеты и называемых авроральными овалами. В условиях спокойного Солнца диаметр этих овалов составляет около 3000 км. Угол отклонения между границами авроральных овалов и магнитным полюсом на ночной стороне составляет 20-23º, а на дневной стороне – 10-16º. При вычислении широт, в которых случаются северные сияния, нужно учитывать разницу между географическими и магнитными полюсами Земли (она составляет примерно 12º). Из этого следует, что северные сияния могут наблюдаться в широтах 67-70º.

В те периоды, когда Солнце находится в фазе активности, размеры авроральных овалов увеличиваются, что обуславливает появление северных сияний в более низких широтах (отклонение происходит на 20-25º севернее или южнее того места, где они появляются в периоды солнечного покоя). Существует даже место, где полярные сияния случаются регулярно. Это – остров Стюарт, находящийся на 47º параллели. За постоянные свечения в небе этот остров прозвали «Пылающими Небесами».

Кислород начинает светиться зелёной линией (с продолжительностью свечения 0.74 с) вследствие возбуждения атомных частиц с длиной волн 557,7 нм, или красной линией в результате возбуждения атомов с дуплетной длиной волны – 636,4 и 630 нм (продолжительность свечения составляет 110 с). Излучение красных дуплетных линий происходит обычно на высоте 1500-400 км, где атмосфера имеет малую плотность (что обуславливает низкую скорость гашения возбуждений атомных частиц).

Молекулярные ионизированные частицы азота могут излучать ближний ультрафиолетовый свет (если длина волн возбуждённых атомов составляет 391,4 нм), зелёный свет (при длине волн 522, 8 нм) и фиолетовый свет (при длине волн 427,8 нм). Все эти данные – лишь условность, поскольку оттенки новых полярных сияний могут изменяться под влиянием погодных факторов и изменений в химическом составе атмосферы.

Изменения спектра полярных сияний происходят и при увеличении высоты. В спектре северного сияния могут преобладать различные линии излучения, и в соответствии с этим происходит разделение этого красивого природного явления на два типа:

  • Северные сияния типа А, возникающие на очень больших высотах. В них преобладают атомарные линии излучения.
  • Северные сияния типа В, появляющиеся на небольшой высоте (около 80-90 км). Преобладающими линиями излучения в них становятся молекулярные. Высокая плотность атмосферы на низких высотах обуславливает быстрое гашение атомарных линий излучения (поэтому их нельзя видеть в полярных сияниях, возникающих в нижних слоях атмосферы).

Замечено, что появление полярных сияний чаще всего приходится на весну или осень. Максимальная вероятность возникновения красивого свечения в небе приходится на ближайшие к осеннему или весеннему равноденствию дни. Полярное сияние способствует выделению в атмосферу огромного количества тепловой энергии. Например, в 2007 году, во время одного из северных сияний, было выделено около 5·1014 Дж.

Если наблюдать за северным сиянием с земли, можно увидеть, как тёмное небо начинает светиться различными оттенками, по нему двигаются цветные полосы и лучи. Продолжительность у этого явления может быть разной, от нескольких минут (часов) до нескольких суток.

Полярные сияния, возникающие в южном и северном полушариях, являются асимметричными относительно друг друга. Изначально считалось, что появляющиеся в разных полушариях Земли свечения имеют одинаковую форму и размер. Но после наблюдений за северным сиянием из космоса это мнение было опровергнуто.

Это интересно

Существуют некоторые «рекорды», связанные с необычным подарком природы:

  • Июнь 2015 года. Жители Москвы наблюдали редкое для своего города явление — северное сияние.
  • Январь 2016 года. Молодой испанский экстремал Орасио Льоренс впервые пролетел через аврору на параплане.
  • Сентябрь 2017 года. Сотрудники НАСА (Национальное аэрокосмическое агентство США) зафиксировали сполохи над Канадой.

Небо российской столицы озарилось редкостным свечением по причине возникновения сильного солнечного ветра. Поэтому горожане могли наблюдать пазори, хоть и не такие яркие как на полюсах.

Уникальное фото канадской авроры сделано с борта космической станции в момент нахождения ее на орбите в самой высокой точке.

Комментировать
0
0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

;) :| :x :twisted: :sad: :roll: :oops: :o :mrgreen: :idea: :evil: :cry: :cool: :arrow: :P :D :???: :?: :-) :!: 8O

Это интересно