Северное сияние (Aurora Borealis) — это видимое проявление фундаментальных процессов физики плазмы и электродинамики, происходящих на

В ответ на пост

Северное сияние (Aurora Borealis) — это видимое проявление фундаментальных процессов физики плазмы и электродинамики, происходящих на расстоянии в сотни километров над Землей

Механизм этого явления:

• солнечный ветер — поток заряженных частиц (в основном электронов и протонов) — достигает магнитосферы Земли

• частицы захватываются магнитным полем и направляются вдоль силовых линий к магнитным полюсам

• в верхних слоях атмосферы (ионосфере) эти высокоэнергетические частицы сталкиваются с атомами и молекулами кислорода и азота

• при столкновении происходит возбуждение атомов с последующим излучением квантов света в характерном диапазоне (зеленый, красный, фиолетовый)

Непосредственную «доставку» электронов в атмосферу обеспечивают не статические поля, а альфвеновские волны — низкочастотные колебания плазмы и магнитного поля

Они разгоняют электроны вдоль силовых линий, подобно гигантскому электромагнитному «катапульту»

Свечению сопутствует система кольцевых токов в магнитосфере и электроджетов в ионосфере

Сила этих токов может достигать миллионов ампер, а их возмущения (магнитные бури) способны влиять на энергосистемы на Земле

Разный цвет — не просто разный газ

Это точный индикатор энергии частиц и плотности атмосферы:

— Ярко-зеленый (557.7 нм): атомарный кислород на высоте ~100-150 км. — характерная черта основных дуг

— Красный (630 нм): тот же атомарный кислород, но на высотах 200-400 км, где столкновения редки — признак спокойных, диффузных сияний

— Фиолетовый/синий: ионизированные молекулы азота на высотах ~80-100 км. — свечение говорит о самых энергичных частицах, проникающих глубже

Область генерации сияния работает как природный лазер на разреженных газах (без зеркального резонатора)

Процесс называется индуцированным излучением — возбужденные столкновением атомы излучают когерентно под воздействием пролетающих электронов

Aurora Australis (Южная Аврора) возникает вокруг южного магнитного полюса по тем же физическим законам

Наблюдать его сложнее из-за малозаселенности приполярных районов Южного полушария (Антарктида, юг Индийского и Тихого океанов)

Во время мощных геомагнитных бурь его можно видеть на юге Новой Зеландии, Австралии и даже в Аргентине

Итак, сияние — это гигантский природный ускоритель частиц, плазменный дисплей, работающий в разреженной атмосфере, и наглядная демонстрация связи Земли с Солнцем

Его изучение — ключ к пониманию космической погоды и физики плазмы