Полярное сияние! Честно говоря я немножечко завидую тем, кто хотя бы раз в жизни видел это завораживающее зрелище, когда яркие, разноцветные полосы заполняют все небо, от края до края. Пожалуй это самое захватывающее шоу на планете Земля!
Но не всегда это сияние такое уж полярное. Например, недавно мы могли наблюдать его даже в Москве (17 марта 2015 года). Более того, непосредственно на полюсах, оно возникает не очень уж и часто.
Так как же тогда появляется полярное сияние?
Несмотря на то, что полярное сияние наблюдается только ночью, своим происхождением они обязаны Солнцу. Честно говоря, наше светило достаточно расточительный тип, ведь помимо излучения, оно испускает в пространство огромное количество себя, каждую секунду оно теряет около 1 миллиарда килограмм. Это называют солнечным ветром.
Но ничего приятного в этом нет, ведь по сути это разреженная плазма, которая летит с огромной скоростью (300-1200 километров в секунду) во всех направлениях. Через 2-3 дня полета, солнечный ветер достигает поверхности Земли и убивает все живое на нашей планете.
Конечно же такое не происходит, ведь у нас есть надежный защитник - магнитное поле.
Оно вступает в схватку с солнечным ветром. Магнитное поле земли похоже на поле обычного магнита. И некоторым оно напоминает уши, а если посмотреть трехмерно, то пончик. Только сделан он не из теста,а из магнитных линий.
Поток солнечного ветра, по мере приближения к Земле, испытывает все больше и больше влияния магнитного поля. А на каждую заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, которая закручивает частицу, и заставляет ее двигаться по окружности, чем ближе к Земле, тем сильнее магнитное поле и начиная с какого-то расстояния, сила Лоренца закручивает частицы так, что они начинают двигаться по спирали вдоль линий магнитного поля и по другому перемещаться не могут.
Медленные частицы наматываются на самые дальние линии, и путешествию вдоль них попадают полярные области, где происходит сияние. А быстрые частицы наматываются на более близкие магнитные линии, и путешествую вдоль них, они не доходят до атмосферы, а останавливаются, и начинают двигаться в обратном направлении.
В результате начинаются колебания, и они остаются закованными в таких магнитных ловушках на сотни лет. Таких частиц достаточно много, они образуют радиационные пояса, которые окружают Землю.
Вот и получается, что на поверхности Земли возникает два овала, северный и южный, в который попадают большинство частиц солнечного ветра. Их размеры и формы могут немножечко меняться, это зависит от солнечной активности.
Бывает что Солнце выплевывает огромные сгустки массы, которые достигнув Земли, захватываются магнитным полем и выпадают на площади большей, чем обычно. Тогда полярные сияние можно наблюдать и в Москве, и может быть даже южнее.
Но как возникает свечение?
Дело в том, что частицы солнечного ветра движутся с огромной скоростью, когда влетают в атмосферу, они сталкиваются с атомами атмосферы, и переводят их в возбужденное состояние с излишком энергии. Через какое-то время они переходят обратно в основное состояние и излишек энергии испускают в виде света.
Цвет сияния в основном зависит от состава атмосферы и плотности. На высоте примерно 110 километров оно преимущественно зеленое, от 200 до 400 километров - красное. Это связанно с тем, что из-за разных плотностей атомы переходят в разные возбужденные состояния и испускают разный свет.
Так что когда будете смотреть полярное сияние, помните что это свет, созданный благодаря частицам солнца.