Почему небо светится, как гигантская многослойная радуга? Это собственное свечение верхних слоев атмосферы. Оно есть всегда, просто обычно слишком слабое для глаза.
Но возмущения (например, перед бурей) могут запускать в атмосфере гравитационные волны (не космические), и тогда свечение "складывается" в полосы и становится заметнее. Эти колебания слоев воздуха похожи на рябь от камня, брошенного в спокойную воду.
Красноватое свечение дают молекулы OH (гидроксил) на высоте около 87 километров, которые возбуждаются ультрафиолетовым солнечным излучением. Оранжевое свечение связано с атомами натрия, а зеленое идет от атомарного кислорода, который расположен немного выше.
Проезжая возле озера Келуке в провинции Цинхай (Китай), фотограф сначала заметил впечатляющую полосу Млечного Пути. Он остановился, чтобы снять ее, а на кадре, сделанном чувствительной камерой, проявились и полосы атмосферного свечения, протянувшиеся через все небо. Чтобы сделать снимок эффектнее, цвета были усилены при цифровой обработке.
Важно отметить, что это явление никак не связано с полярным сиянием, которое рождается, когда заряженные частицы солнечного ветра взаимодействуют с магнитным полем Земли и верхними слоями атмосферы. Естественное атмосферное свечение — мягкое, постоянное явление: оно становится видимым, когда эти волны выстраивают его в полосы, а чувствительная камера и длинная выдержка показывают то, что невооруженным глазом почти не различить.
У этих полос не только эстетическая ценность. Они показывают, как в атмосфере распространяются гравитационные волны: воздух на больших высотах то слегка уплотняется, то разрежается, и из-за этого меняется яркость свечения. По яркости и рисунку ученые понимают, что происходит в верхней атмосфере прямо сейчас — насколько она спокойна, где возникают возмущения и как они расходятся.
Это важно, так как состояние верхней атмосферы влияет на радиосвязь и GPS, а также на то, как ведут себя спутники на низких орбитах. Когда верхние слои становятся плотнее, спутники сильнее тормозятся и быстрее теряют высоту — и орбиту приходится корректировать, если нет цели потерять дорогостоящее оборудование.