В интернете встречается утверждение, что полярные сияния, особенно низкоширотные красные, могут оказать влияние на озоновый слой, который задерживает наиболее опасное ультрафиолетовое излучение типа C ( A и B проникают ниже и взаимодействуют с нашей кожей). Избыток ультрафиолета может вызывать рак кожи, катаракту или же повреждать ДНК - носителя генетической информации о живом организме.
ВИДЫ ЧАСТИЦ
Солнечная плазма, испускаемая светилом после вспышек, через несколько дней достигает магнитного поля Земля. Состоит она в основном из электронов и протонов - это так называемое корпускулярное излучение. И те и другие отклоняются магнитным полем в сторону геомагнитного овала, где силовые линии поля пересекают атмосферу, в центре которого находится геомагнитный полюс.
В моменты сильных штормов овал смещается и становится выше по вертикали (появляются высокие сияния).
За полярные сияния отвечают электроны, протоны же отвечают за радиационные шторма ( во время протонных штормов за счет образования вторичных частиц увеличивается доза радиации на высотах полетов гражданских самолетов - 10 км в приполярных областях), а также за отдельные протонные сияния. Если протоны движутся очень быстро после вспышки, они могут проникать внутрь магнитосферы и там взаимодействовать с атмосферой.
Поэтому можно выделить два вида штормов: протонный - радиационный (нарушение связи, выведение из строя спутников, незначительное увеличение дозы радиации на высоте 10 км и выше. Время после вспышки несколько часов) и электронный (магнитная буря + электричество + свет. Время после вспышки 2-3 дня).
ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ
Озоновый слой находится на высоте 25 км, электронные полярные сияния начинаются от 80 - 100 км (фиолетовые, зеленые) и заканчиваются красными (250 - 400 км), видимыми во время сильных бурь за тысячи км на юг как столбы и пятна. Таким образом, электронные полярные сияния не затрагивают планетарный озоновый слой, а тем более красного цвета - они самые высокие и хотя видимы на юге, все же не образуются над ними.
Исключением могут быть недавно открытые локальные пульсирующие сияния***, вызванные выпадением высокоэнергетических электронов из радиационных поясов Земли в полярных широтах в узких участках атмосферы. Последние могут локально влиять на озон в мезосфере (50 км+), вызывая его снижение в течение суток. Концентрация озона тут в 20-50 раз меньше, чем в стратосфере.
***Пульсирующие сияния:
https://www.isas.jaxa.jp/en/topics/002656.html
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И СВЕТ
Следует сказать, что настоящая радиация (протоны, нейтроны, мюоны -вторичные космические лучи ) невидима для глаз, а то, что мы видим яркие сияния - это электричество и свет, такой же как у нас в лампочке, только в миллиарды раз мощнее и имеющий немного другую природу. В лампочке поток электронов нагревает вольфрамовую нить и заставляет ее светиться. В случае атмосферы электроны Солнца передают свою энергию (возбуждение) и заставляют электроны атомов атмосферы изменять свои орбиты (квантовый переход). Когда они возвращаются на свои места, они возвращают энергию в виде света (рекомбинация).
ПЕРЛАМУТРОВЫЕ ОБЛАКА
Перламутровые облака - полярные облака, которые возникают в в зимнее время на высоте около 15- 25 км при сильном охлаждении полярных областей ниже -78°С. Такие условия, как правило, формируются в условиях полярной ночи. Их образование способствует появлению озоноразрушающих реакций с участием хлора - главного врага озона. Облака связывают азот, который ранее был связан с хлором. Само же наличие хлора в атмосфере - результат человеческой деятельности. Он переносится сюда воздушными потоками.
СЦЕНАРИИ ДЛЯ ОЗОНОВОГО СЛОЯ
Катастрофой для озонового слоя могут быть не яркие электронные сияния, а поток высокоскоростных протонов из космоса, например, близкий взрыв звезды - сверхновой, мощнейший взрыв на Солнце, или исчезновение геомагнитного поля. Ничего подобного сейчас не наблюдается.
Именно высокоэнергетические протоны имеют достаточно энергии, чтобы разрушать ядра атомов атмосферы, а значит менять ее химический состав.
Но мы живем в гелиосфере - оболочке солнечных частиц, которая защищает планеты Солнечной системы от влияния далекого космоса. И может показаться странным утверждение, но чем больше активность Солнца, тем меньше таких протонов из открытого космоса проникает в атмосферу, а значит нам стоило бы опасаться момента, когда сияния станут слабее, а Солнце впадет в глубокий минимум, либо настанет момент, когда на Солнце произойдет протонная вспышка невиданных величин.
Считается, что даже экстремальное событие на Солнце со вспышкой в 10, 100, 1000 раз превышающее то, что произошло в июле 2012 года, но не затронуло Землю, может привести к потере озона в приполярных областях на 10, 20, 40 % соответственно, а среднее уменьшение должно составить около 4 % в течение 2-3 лет***. Время восстановления при этом должно составить несколько лет (конечно, в эти сценарии должны быть включены разные параметры напряженности магнитного поля).
*** cм (1) "Геомагнитная буря 2012 года".
(2) "Global ozone loss following extreme solar proton storms based on the July 2012 coronal mass ejection".
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ
Какова же природа этих утверждений? Она лежит в области психологии - яркий красный цвет похож на кровь, а прозрачная атмосфера делает сияния как на ладони, при этом сами люди, вероятно, не понимают, что прозрачность еще не значит досягаемость. Атмосфера является довольно плотной, чтобы не пропустить опасную радиацию к земле. Именно она защищает биосферу от радиации, магнитное же поле позволяет атмосфере сохранить постоянный химический состав.
Сияния, видимые на юге, на самом деле и не такие яркие, как их показывают. Яркими их делают светочувствительные современные телефоны и фотоаппараты.
Кроме этого, было замечено намеренное увеличение контрастности фотографий. Тут лишь два варианта: либо усилить уникальность фотографии, либо запугать. В последнем случае речь идет об не совсем адекватных адептах экологического алармизма.