Северное сияние

Наверняка все помнят прекрасный мультфильм про медвежонка Умку. Я смотрела его, наверное, раз сто и всегда поражалась яркости и красочности северного сияния. И меня всегда мучил один и тот же вопрос: а что это вообще такое?

На уроках физики и географии нам пытались объяснить, что северное сияние – свечение верхних слоев атмосферы.  Но тогда это были пустые слова, не вызывающие никакого интереса.

Недавно мне попался на глаза тот самый мультфильм и вновь вспыхнул прежний интерес. Я решила все-таки разобраться, что это за природное явление, каковы его причины и где вообще его можно наблюдать?

На северное сияние люди обращали свое пристальное внимание еще в глубокой древности. Например, старинные финские легенды гласят о том, что это лисы на сопках охотятся и чешут бока о скалы так,  что искры летят на небо, образуя северное сияние. В эскимосских и индийских легендах  северное сияние  есть не что иное, как  духи животных, танцующих в небе, или духи павших врагов, которые хотят восстать. Еще всполохи холодного огня в небе в древние времена считались словами богов, их огненным и прекрасным танцем в холодном северном небе.

Изначально появление северного сияния связывали с катастрофами и войнами, смертью и болезнями. Все это было в более южных широтах, где северное сияние – очень редкое, а посему и удивительное явление.

На севере же, где это явление такое же обычное, как и наступление дня, люди перестали объяснять его сверхъестественными причинами и приписывали ему вполне рациональное объяснение.  Например, они стали предполагать, что северное сияние есть не что иное, как отражение далеких солнечных лучей от водной глади северного моря. Или что это лед за день накапливает солнечный свет, а потом излучает его в виде северного сияния ночью.

Интересен тот факт, что полярное (оно же северное) сияние наблюдалось не только в северном, но и в южном полушарии за полярным кругом. А известный первооткрыватель Джеймс Кук уже в конце 18-го века занимался его исследованием. Он дал описание сияний южного полушария и заметил, что и на севере и на юге в высоких широтах оно возникает одновременно.

Каковы же причины северного сияния?

Все достаточно просто.  Ни для кого не секрет, что наша планета есть не что иное как большой магнит. У любого магнита есть силовые линии, которые направлены из северного полюса к южному.  Такие линии Земли называют геомагнитными, и они образуют геомагнитный слой. Есть еще околоземный слой, который ученые называют плазменным.  Плазменный слой, проецируясь на геомагнитный слой Земли,  образует кольца, которые окружают северный и южный полюса (авроральные овалы). И в этих самых местах частицы плазменного слоя атакуют геомагнитный слой. При столкновении частиц происходит выход энергии в виде вспышки. Множество таких вспышек и образует северное сияние!

Кстати ученые установили, что большую роль в таких высыпаниях играет ориентация межпланетного магнитного поля и величина давления плазмы солнечного ветра.

Теперь поговорим о цвете полярного сияния. Наиболее распространенный цвет – бледно зеленый. Он возникает в результате столкновения электронов с атомами кислорода.  Так же такое столкновение может дать и алое свечение. Инфракрасное и фиолетовое излучение получается в результате столкновения электронов с атомами азота.

Поскольку ионизация частиц максимально проявляется к концу пути, поэтому нижняя граница северного сияния резкая, а верхняя  — плавная и размытая.

Яркие вспышки северного сияния чаще всего появляются спустя пару дней после солнечных вспышек, которые и насыщают плазменный слой частицами,  бомбящими геомагнитный слой.

Северные сияния происходят очень высоко. Так высоко, что ни один самый мощный реактивный самолет не может до них добраться. Нижний край находится на высоте не менее 60 км, в то время как верхний возвышается на   960 километров над уровнем планеты.

Как же можно наблюдать северное сияние? Наблюдать это удивительное явление можно только ночью, так как солнечный свет затмевает свечение сияние. Также наблюдению мешают облака, так как сияние располагается на гораздо больших высотах, чем те, на которых образуются облака. Таким образом наблюдать сияние можно лишь в высоких широтам в ясную, лучше даже безлунную ночь. И это не говоря уже обо всех естественных препятствий вроде домов, гор и деревьев, закрывающих обзор.

Весной и осенью северные сияния возникают заметно чаще, чем зимой и летом. Пик частотности приходится на периоды, ближайшие к весеннему и осеннему равноденствиям. Во время полярного сияния за короткое время выделяется огромное количество энергии.

При наблюдении с поверхности Земли полярное сияние проявляется в виде общего быстро меняющегося свечения неба или движущихся лучей, полос, корон, «занавесей». Длительность полярных сияний составляет от десятков минут до нескольких суток. Чаще всего полярные сияния похожи на облака. Так же можно наблюдать их в виде лент, пятен, всполохов холодного огня и волнообразных завихрений. Очень интересно, что сияние не стоит на месте, а постоянно движется, меня свое местоположение и форму. В северном полушарии полярное сияние распространяется на запад, оно движется со скоростью около 1 км/с.

Кстати, ученым удалось искусственно создать северное сияние. Было выбраны две точки на поверхности планеты в северном и южном полушариях – на одной линии геомагнитного поля. И ученые запустили ракету с острова Кергелен, в которой находился ускоритель частиц, создающий поток заряженных электронов и протонов на определенной высоте. Эксперимент удался, ученым удалось искусственно вызвать северное сияние. Правда, облака помешали наблюдать его на Земле, но космические станции зафиксировали все параметры его появления.

Интересно так же, что северное сияние наблюдается и на других планетах Солнечной системы (в основном это планеты-гиганты) и с помощью внеатмосферных телескопов (космический телескоп «Хаббл») получены достаточно чёткие изображения полярных сияний этих планет.

Не смотря на то, что это явление достаточно глубоко изучено, ученые не все могут объяснить. Поэтому, думаю, мы узнаем еще много нового о нем.

• природа
• фото