Полярное сияние, также известное как северное сияние, представляет собой удивительное природное явление. Во время него в верхних слоях атмосферы планеты загораются разноцветные огни: от зелёного света до красного и фиолетового.
Кстати, оно наблюдается и на других планетах Солнечной системы, таких как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Полярное сияние может продолжаться от десятков минут до нескольких суток и возникает чаще всего весной и осенью, особенно в периоды весеннего и осеннего равноденствия.
Начнём с определения
Полярное (северное) сияние — свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.
Проще говоря, оно возникает из-за взаимодействия частиц солнечного ветра с магнитным полем планеты.
В большинстве случаев полярные сияния имеют зеленый или сине-зеленый оттенок с изредка появляющимися пятнами или каймой красного цвета.
Наиболее часто полярные сияния имеют вид лент или пятен, напоминающих облака. Более интенсивное сияние приобретает форму лент, которые при уменьшении интенсивности превращаются в пятна.
Различают следующие формы явления:
- Лентообразное сияние (а) - Полосы или дуги со сплошным четким нижним краем, могут быть многоярусными.
- Лучи (б) - Тонкие световые пучки, расположенные вдоль магнитных линий полюсов.
- Диффузное сияние (в, г) - Пятна с нечеткими контурами наподобие облаков или вуали, обычно появляются на завершающих стадиях явления.
Снизу на картинке показаны типичные формы полярных сияний в зависимости от их высоты. Ленты обычно простираются с востока на запад на тысячи километров, напоминая гигантский занавес.
Высота этого занавеса достигает нескольких сот километров, а толщина всего лишь несколько сот метров. Поэтому такой занавес прозрачен, и сквозь него можно различать звезды. Нижний край занавеса обычно резко очерчен и чаще подкрашен в красный или розовый цвет, а верхний, размытый постепенно исчезает с высотой.
Иногда возникают интенсивные сияния, которые охватывают большую часть полярного района и характеризуются беловато-зеленоватым свечением. Они называются шквалами и характерны для периодов повышенной солнечной активности.
По яркости сияния разделяются на четыре класса, отличающиеся друг от друга в 10 раз. В первый класс попадают еле заметные сияния, сходные по своей яркости с Млечным Путем. Сияния же четвертого класса по яркости можно сравнить с полной Луной.
Как же это объясняет физика?
Для того чтобы объяснить, как возникают полярные сияния, нужно представить Землю как большой магнит, южный полюс которого располагается вблизи северного географического полюса, а северный — вблизи южного. Силовые линии магнитного полюса Земли (так называемые геомагнитные линии) выходят из области северного магнитного полюса Земли, охватывают нашу планету и входят в неё в области южного магнитного полюса Земли.
Однако форма магнитных силовых линий не является симметричной относительно Земли. Это связано с так называемым солнечным ветром — потоком высокоэнергичных электронов и протонов, постоянно излучаемых Солнцем, резко увеличивающимся по интенсивности во время вспышек на Солнце. Налетая на магнитную оболочку Земли, потоки заряженных частиц приводят к сжатию магнитных силовых линий со стороны Солнца и их оттягиванию в противоположном направлении, образуя у Земли магнитный хвост.
Анализ спектров излучения в полярных сияниях показывает, что зелёное и красное свечение испускается возбуждёнными атомами кислорода, а инфракрасное и фиолетовое — ионизованными молекулами азота. Часть линий испускания кислорода и азота образуется на высоте 110 км, а красное свечение кислорода — на высоте 200–400 км.
На что влияет это сияние?
- Верхние слои атмосферы в области сияний заметно нагреваются, что приводит к появлению восходящих потоков газа.
- В результате на больших высотах увеличивается плотность газовой среды.
- Последнее вызывает дополнительное торможение искусственных спутников Земли в этой области.
- Сияния также сопровождаются сильными вихревыми токами в огромных областях пространства.
- В результате индуцируются сильные магнитные поля и развиваются так называемые магнитные бури.
- Яркие вспышки сияния могут сопровождаться звуками, похожими на треск.
- Сильные изменения в ионосфере сказываются на качестве радиосвязи. В большинстве случаев она ухудшается.
Где можно увидеть?
Полярное сияние можно увидеть в северных широтах России, в таких регионах, как Мурманская и Архангельская области, Ямало-Ненецкий и Ханты-Мансийский автономные округа, Республика Карелия и Коми, а также на Чукотке и в Красноярском крае.
Мне кажется, что это весомый повод посетить эти места, чтобы в живую увидеть это великолепное творение физики. Что ж, пойду копить на билеты...)
Читайте больше про оптические явления в атмосфере Земли:
https://dzen.ru/a/ZqpBdJG4jFqBWDjV
https://dzen.ru/a/ZrOAWUKVe2cgU7ZB
https://dzen.ru/a/ZrI1jLmnxi_ZSvXP
Самый лучший способ поддержать канал и автора, это поставить лайк под этой статьёй и подписаться. Делитесь этой записью с друзьями и возвращайтесь снова. Заранее спасибо!