Удачный пиар
Есть несколько версий, откуда взялись поверья об авроре среди жителей КНР. Согласно одной из них, в 1920-х годах на Кольском полуострове работали китайцы, которые строили железную дорогу. В то время они могли увидеть сияние. Вернувшись домой, скорее всего, они рассказывали о красивом явлении своим соотечественникам. Те, в свою очередь, могли придать мистическую окраску историям о сполохах на небе и наделить их чудодейственными свойствами.
А вот представители туристической отрасли уверены, что легенда о чудесном влиянии сияния на судьбу человека — просто удачный пиар. Есть мнение, что поверья выдумали владельцы турбизнеса из Скандинавии. Россия выиграла от распространения этого мифа случайно: раньше поток азиатских туристов, желающих увидеть аврору, шёл в основном в Финляндию и Норвегию, а также в Гренландию и Исландию. Теперь его часть устремилась в Русское Заполярье.
Северное сияние в России где можно увидеть
Полярный круг пересекает половину территории страны, поэтому, по идее, зрелище должно быть видно во многих регионах, но зимой практически во все из них добраться довольно проблематично. Неидеальные дороги завалены непроходимыми снежными наметами, температура воздуха может достигать -45, а прямые авиаперелеты влетают в копеечку. Поэтому жителям двух столиц профессионалы рекомендуют отправляться в Мурманскую и Архангельскую области, где можно удобнее всего посмотреть северное сияние в России. Климат там не так суров, а проезд вполне бюджетный и по карману туристу со средним достатком.
Мурманская область
Добраться в область на самолете из Москвы можно за 4-8 тыс. руб.
в зависимости от того, насколько близко к дате вылета приобретены билеты. Нужно
заранее определить удачный для просмотра населенный пункт и удостоверится, что
к нему будет удобно проехать. Присмотритесь к Печенгу, Териберку, Видяево или
иному поселку с минимальным уровнем светового загрязнения.
Поиск билетов в Мурманск
Хибины, Кольский полуостров
Горы удалены немного на юг, зато на возвышенности небо яснее и
увидеть природное явление реальнее. Здесь отсутствует искусственное освещение
близлежащих городов и открывается хороший вид. Инфраструктура тут практически
отсутствует, многие отели закрывают свои двери на период холодов, а те, что
работают – имеют труднодоступный подъезд. База отдыха «Куэльппорр» рекламирует
зимние трансферы на вершины посредством снегоходов.
Архангельская область
Разноцветные блики проявляются и в областном центре, но не так
масштабно, как за его пределами. Архангельск выбирают в качестве ночлега, а для
просмотра удаляются на несколько десятков километров по направлению к северу.
Полет в область из столицы России обойдется до 7000 руб. в обе стороны.
Воркута, Коми РФ
Местные жители наслаждаются светящимся небом даже в июле. Идеальным вариантом для экскурсии, где видно захватывающее северное сияние в России является г. Воркута. Туристам следует быть крайне осторожными при передвижении на автомобиле. Край дороги визуально соединяется с белоснежными сугробами и можно слететь с трассы, полностью погрязнув в снежной толще. Гораздо безопаснее и выгоднее добраться до Воркуты самолетом с пересадкой в Сыктывкаре.
Красноярский край, деревня Хатанга
Это село наиболее выгодный вариант, где чаще остальных
формируется полярная игра света. Их здесь видно гораздо ярче и обильнее, чем в
Мурманске или северной Исландии. Сердце Таймыра полно приключений, а зимняя
температура здесь комфортная и термометр редко опускается ниже -13.
Что такое северное сияние?
Северное сияние это красивые переливы в верхних участках атмосферы планеты. Там есть магнитосфера, так как часты соприкосновения с заряженными крупицами солнечных ветров. Представляет собой миллионы миниатюрных огоньков, которые отчетливо виднеются в небе. Они могут быть разной формы, цветов, размеров. В считанные секунды небеса окрашиваются всем спектром оттенков и сияют на протяжении многих километров. В это время может складываться ощущение, что на улице день.
Полярное сияние во все времена поражало людей своей грандиозностью. Некоторые суеверные народы боятся данного явления, а некоторые просто восхищаются его красотой.
Красота северного сиянияИнтересный факт: археологические раскопки показывают, что древние люди также наблюдали полярные сияния. Рисункам в пещерах около 30 тысяч лет. Михаил Ломоносов выявил главную причину возникновения северного сияния – она заключалась во взаимодействии электрических токов в атмосфере. Заряженные частички Солнца, попадая в атмосферу планеты, взаимодействуют с воздухом, после чего появляются волшебные переливы огоньков.
Планета – магнит для заряженных частичек, образующий магнитные поля, благодаря металлическому ядру. Данное притяжение манит все заряженные объекты и направляет в сторону своих магнитных полюсов. В Северном и Южном полушарии солнечный ветер сталкивается с земной атмосферой, создавая напряжение, преобразующееся в свет, что и является северным сиянием.
Северное сияние
Атомы начинают постепенно успокаиваться, появляется световой фотофон. При потере азотом электронов цвет сияния будет синих и фиолетовых оттенков. Если азот ничего не теряет – красноватых, а если с электроном будет взаимодействовать кислород, то возникают зеленые и красные оттенки.
Полярные сияния Земли
Файл:Aurora-SpaceShuttle-EO.jpg
Рис. 3. Южное полярное сияние, снимок с борта МТКК Space Shuttle,
Полярные сияния наблюдаются преимущественно в высоких широтах обоих полушарий в овальных зонах-поясах, окружающих магнитные полюса Земли — авроральных овалах. Диаметр авроральных овалов составляет ~ 3000 км во время спокойного Солнца, на дневной стороне граница зоны отстоит от магнитного полюса на 10-16°, на ночной — 20-23°. Поскольку магнитные полюса Земли отстоят от географических на ~12°, полярные сияния наблюдаются в широтах 67-70°, однако во времена солнечной активности авроральный овал расширяется и полярные сияния могут наблюдаться в более низких широтах — на 20-25° южнее или севернее границ их обычного проявления.
При наблюдении с поверхности Земли Полярное сияние проявляется в виде общего быстро меняющегося свечения неба или движущихся лучей, полос, корон, «занавесей». Длительность полярных сияний составляет от десятков минут до нескольких суток.
Как увидеть северное сияние в России?
Чтобы увидеть северное сияние, нужно быть готовым ко многим ситуациям. Стоит понимать, что ожидание возникновения сияния может занять продолжительное время. Будут и бессонные ночи, так как шанс увидеть огни больше именно в ночное время. В облачную погоду лучше идти в кровать – северного сияния не будет видно точно также, как и звезд на небе.
Погода и освещение населенных пунктов сильно портят все планы – лучше всего выбираться за город. Сияние часто бывает слабым, огни городов только заглушают его красоту.
За полярным кругом крайне холодные ночи, поэтому одежду стоит подбирать с умом – не стоит брать холодные вещи. В машине должен быть дополнительный бензин, можно взять термос с горячим чаем. Также можно взять дрова и жидкость для розжига, соорудить костер и греться об него. На костре можно также пожарить романтический ужин.
На територии России Северное сияние хорошо наблюдать в Архангельской и Мурманской области, республике Коми, Таймырском полуострове и в Хибинских горах.
Северное сияние: легенды и мифы
У многих северных народов сохранились древние предания о своеобразном способе богов проявлять свою радость, с помощью ярко раскрашенного небесного свода. В поверьях утверждалось, что человека, увидевшего полярное чудо обязательно ожидает счастье. Но встречаются среди них и негативные версии, согласно которым, яркими вспышками на небе боги говорят о своем гневе, а значит, скоро надо ждать беды.
Скандинавские страны создали свой пантеон богов и предания, согласно которым, радуга и полярное сияние использовались небожителями для коммуникативных связей с жителями нижнего мира. Вспышки, величиной с половину неба, считались огнями в руках волшебных и воинственных валькирий, одетых в блестящие доспехи. Эскимосы, проживающие на территории Канады, верили, что сияние вызывается свистом, а их соплеменники с Аляски опасались нападения буйных соседей, агрессию которых вызывает яркое небесное явление.
Прогнозирование полярных сияний
Сегодня современные технологии позволяют ученым прогнозировать полярные сияния, так как они могут определять силу солнечного ветра. Если солнечный ветер будет сильным, то активность свечения будет высокой. Это связано с тем, что более заряженные частицы из атмосферы Солнца будут перемещаться в атмосферу Земли и взаимодействовать с атомами азота, и кислорода. При наивысшей активности полярные сияния можно увидеть на больших участках земной поверхности.
Полярные сияние могут быть прогнозированными, как и ежедневные прогнозы погоды. Они определяются Геофизическим институтом при университете в Фэрбенксе, в Аляске. Эти прогнозы предсказывают наиболее активные места для полярных сияний в течение определенного времени и дают диапазон, показывающий силу активности свечений. Диапазон начинается с 0, что является минимальной активностью, которая просматривается только в широтах Полярного круга, и заканчивается на уровне 9, который означает максимальную активность.
Пик полярных сияний обычно следует за одиннадцатилетним циклом солнечной активности. Во время этого цикла увеличивается количество солнечных пятен и Солнце демонстрирует интенсивную магнитную активность. В результате северные сияния наиболее сильные в этот период. Согласно этому циклу следующий пик Авроры Бореалис должен произойти в 2024 году.
Обычно зима – это лучшее время для наблюдения за полярными сияниями, потому что в это время года над Полярным кругом наступает полярная ночь.
Наблюдать за северным сиянием лучше всего в таких местах, как Национальный парк Денали на Аляске, Йеллоунайф в Северо-Западных территориях Канады и Тромсё в Норвегии.
Где наиболее подходящее место для наблюдения Северного сияния
Их можно увидеть в северном или южном полушарии, в виде неправильной формы овала с центром над магнитным полюсом. Ученые узнали, что в большинстве случаев, полярное сияние на разных полюсах являются зеркальным отображением друг друга, которое происходит в то же время, с аналогичной формой и цветом.
Поскольку явления происходят вблизи магнитных полюсов, то северное сияние удобно наблюдать за северным полярным кругом. Их можно также увидеть на южной оконечности Гренландии и Исландии, северном побережье Норвегии и к северу от Сибири. Южные полярные сияния сосредоточены в кольце вокруг Антарктиды и южной части Индийского океана.
Области, которые избежали, так называемое, световое загрязнение — лучшие места, чтобы наблюдать за сияниями.
Где и когда можно увидеть полярное сияние?
Вероятность появления уникального атмосферного явления полностью зависит от солнечной активности. Предсказать северное сияние практически невозможно. Чаще всего наблюдать это явление можно в период между осенним и весенним равноденствием, а именно: с 21 сентября по 21 марта. В этот промежуток времени очень рано наступает ночь.
Важно понимать, что наступление северного сияния зависит от региона, в котором чаще всего возникает атмосферное явление. В одних странах «разноцветное небо» можно увидеть в декабре месяце, в других – в апреле
Рекомендуется смотреть на полярное сияние в таком промежутке времени: с 21.00 до 23.30. Ясная и морозная погода – идеально подойдет для наблюдений.
Отличная видимость полярного сияния наблюдается на широтах 67-70 градусов, а именно: начиная с Аляски и заканчивая Скандинавским полуостровом. Довольно часто атмосферное явление возникает в Шотландии и даже в России (центральная часть).
Когда можно увидеть полярное сияние
Основной период наблюдений за полярным сиянием в северном полушарии — с середины ноября до середины апреля. Хотя полярные сияния происходят во все времена года, они наиболее заметны в темные зимние (на юге – летние) месяцы, когда ночи длинные, а дни короткие. Намного заметнее в ночи без луны и зритель находится далеко от городских огней. Самые зрелищные представления обычно происходят около полуночи.
Весной и осенью часто бывают более интенсивные проявления, потому что именно тогда Земля наиболее соответствует солнечным зонам с большим количеством солнечных пятен и солнечных вспышек. Летние сумерки и свет полной луны не позволяют увидеть впечатляющие полярные сияния. Ночью можно увидеть туманный зеленый свет, который длится от пары часов до нескольких дней.
Хибины, Кольский полуостров
Зимняя ночь в Хибинах
Хибины — одно из самых ярких мест, куда поехать в январе за полярным сиянием и активным отдыхом. Средняя температура зимой -15°С, ощущения от морозов усиливаются ветром. Но красота снежных гор сильнее непогоды.
Насладившись завораживающим северным небом, хорошенько отоспитесь и отправляйтесь на снежные склоны. В окрестностях Кировска оборудовано 4 зоны катания — сравним в рамках горнолыжных туров в Хибины.
Чем заняться, кроме лыж и снегоходов: сходить в горно-геологический музей, полюбоваться скульптурами Снежной деревни, посчитать огоньки в Таинственном лесу и заглянуть в настоящий рудник.
Когда ехать: Северное сияние в Хибинах видно с августа по апрель, но удобнее всего наблюдать его в период полярной ночи (с 15 по 28 декабря). Горнолыжные курорты открыты с начала декабря по начало мая с перерывом на ветреную погоду.
Как добраться: Хибины со столицами связывают самолеты (ближайший аэропорт — Апатиты, 17 км) и поезд. Можно также добраться с пересадкой в Мурманске или Апатитах.
Сколько стоит: Поезд Москва — Хибины — от 3500 р.. Самолетом — от 6000 р. Номер в гостинице — от 4000 р. Кафе — от 500 р. Катание в “Большом Вудъявре” — от 1700 р. в день. Итого — от 55000 р. за 7 дней отдыха.
Организованные путешествия в Хибины начинаются от 33000 р. без дороги, ски-пассов и обедов. Активные туры в Хибины сочетают в себе интересные локации и знакомство с местной культурой. Например, Хибины + Териберка с ночлегом в Саамской деревне и трансфером в Мурманск обойдется от 60000 р. без расходов на дорогу.
Как увеличить вероятность попасть на удивительное полярное сияние
После обнаружения всплесков активности на Солнце, в течение 2-5
дней в зависимости от их интенсивности, у Вас имеется время в запасе, чтобы
отправиться к нужным координатам. За подобными явлениями бдят сотни мировых
обсерваторий, среди которых:
- Университет Ланкастера в Великобритании;
- Институт метрологии Франции;
- Геофизический – в США;
- Институты России.
На интернет-ресурсах подобных организаций имеется приложение,
где по шкале от 1 до 9 оценивается индекс (показатель) геомагнитной активности.
Когда его значение достигает 4-5 – можно собираться в поездку за незабываемыми
путешествиями.
Следует выдерживать расстояние от крупных мегаполисов, в которых
формируются световые загрязнения. На фоне светлого неба сверкание видно плохо
или вообще не видно. От маленького населённого пункта достаточно отъехать на 10
км., в то время как от города нужно удалиться минимум на 60 км.
Загадочное явление образуется на высоте 100 км, т.е. гораздо
выше облаков, которые при наличии будут закрывать всю картину. Зимой гораздо
реальнее попасть на ясное небо, когда на улице морозно, что в разы повышает
Ваши возможности увидеть зрелище.
Чем дальше Вы уезжаете на север в район полярного круга,
увеличиваются шансы и зоны, где можно
увидеть прекрасное полярное сияние. Но однозначно все зависит от К-индекса.
В моменты, когда он равен 9 баллов – устойчивое изображение Вы сможете
лицезреть, даже не выходя из московской квартиры.
Как появляется полярное сияние
Северное сияние образуется излучением фотонов в верхних областях земной атмосферы, на высоте 80 км и выше. Под воздействием ионов, протонов, электронов молекулы и атомы газов (главным образом азота и кислорода) переходят в измененное состояние. Когда же атом либо молекула возвращаются в основное состояние, происходит излучение кванта света. Разные атомы дают различный свет при переходе в возбужденное или обычное состояние. Так, кислород светится зеленым или багровым цветом, азот – синим или красным.
Под воздействием ряда факторов ширина свечения может составлять 160 км. Длина же сияния может превышать полторы тысячи километров.
Значение кислорода для образования полярного сияния
Кислород может переходить из возбужденного в основное состояние всего за 0,75 сек. Этот газ излучает зеленый цвет в течение двух минут, после чего оттенок изменяется на красный. При столкновении с другими атомами происходит поглощение энергии, в результате чего свечение прекращается.
В верхних слоях атмосферы количество кислорода меньше, чем у поверхности. Поэтому описанные столкновения редки. Этим объясняется появление красивого красного излучения.
По мере уменьшения высоты плотность воздуха увеличивается. Учащение столкновений между атомами способствует прекращению красного свечения атмосферы. Ближе к поверхности прекращают образовываться и зеленые лучи.
Роль солнечного ветра и магнитного поля
Земля все время взаимодействует с солнечным ветром – потоком электронов и положительно заряженных ионов. Эти частицы испускаются Солнцем во всех направлениях. Скорость их движения – примерно 400 километров в секунду, напряжение магнитного поля – от 2 до 5 нанотесла, а плотность ионов – примерно 5 на кубический сантиметр.
Во время магнитных возмущений потоки заряженных частиц значительно усиливаются. Из-за этого многократно усиливается напряженность межпланетного поля.
Под влиянием заряженных частиц и магнитного поля Земли формируется земная магнитосфера. Она отклоняет эти потоки примерно на 70 тыс. км. Ширина магнитосферы составляет около 190 тыс. км. На ночной стороне шлейф распространяется на большее расстояние, превышающее 200 земных радиусов (более 1,2 млн км).
Плазменный поток в магнитосфере увеличивается с ростом плотности и турбулентности солнечного ветра. Магнитосферные потоки плазмы сталкиваются с магнитным полем нашей планеты перпендикулярно. Отдельные плазменные потоки движутся вдоль линий магнитного поля и постепенно теряют энергию. Это и способствует свечению атмосферы.
Влияние активности Солнца
Связь между северным сиянием и активностью Солнца была замечена еще в 80-х гг. 19 века. Дальнейшие исследования показали, что заряженные частицы солнечного ветра перехватываются земной магнитосферой, сталкиваются с молекулами газов.
Температура солнечной короны достигает нескольких миллионов градусов. При этом происходят разнообразные столкновения между ионами. Свободные заряженные частицы на большой скорости вырываются из атмосферы Солнца и улетучиваются. В пространстве около Земли эти частицы отклоняются магнитным полем.
Земное магнитное поле наиболее слабо на полюсах и в околополярной зоне. Из-за этого заряженные частицы проникают в атмосферу и сталкиваются именно в высоких широтах. Столкновения способствуют образованию квантов света, которые мы и видим, как полярное сияние.
Как образуется северное сияние в России
Образуется небесное свечение в результате сложных
физико-химических процессов. В верхних слоях стратосферы, приблизительно на
высоте около 80 км от земной поверхности происходит высвобождение фотонов.
Кислородные и азотные молекулы, благодаря положительно заряженным ионам
солнечной энергии, переходят в активно-возбужденное состояние, далее по
окончании активной фазы взаимодействия электроны восстанавливаются, и в этот
момент происходит излучение.
Цветовая гамма светового эффекта зависит от того какие именно
атомы взаимодействуют между собой: молекулы азота дают красный и синий оттенок,
преобладание кислорода в этом процессе даст палитру от зеленого до
коричневато-красного.
Роль кислорода
Этот химический элемент занимает особое место в процессе появления разноцветных переливов. После активной фазы возбуждения и возвращения в исходное состояние, цвет излучения меняется. Интервал перехода занимает доли секунды, в то время как излучаемое зеленое свечение длится до 2 мин., далее постепенно меняя свой цвет в красный. В случае столкновения атомов кислорода с другими элементами последние поглощают выделяемую энергию от процесса возбуждения, что препятствует высвобождению фотонов.
В стратосфере процент таких молекул очень низок, что позволяет кислороду излучать световые пучки. С приближением к поверхности планеты продвигаются солнечные частицы, и такие столкновения становятся более вероятными, за счет чего красное свечение не успевает сформироваться, а к нижним слоям атмосферы прекращается даже излучение зеленого кванта.
Солнечный ветер и магнитосфера
Земная атмосфера находится под постоянным воздействием солнечных
потоков радиации и заряженных частиц, которые исходят от главного светила во
все стороны со скоростью 400 км/сек. Образуется данная космическая активность в
результате температурного расширения нашей звезды – она раскалена до 2 млн.
градусов. Поток плазмы, состоящей из газообразной массы, наполненной
положительно заряженными частицами — называется солнечным ветром. Когда
возникают магнитные бури, плазмовые сгустки способны ускоряться и магнитное
поле между планетами также в разы усиливается.
Земная магнитная сфера
Магнитная сфера нашей планеты — это естественное препятствие от
солнечной радиации. Оно способно пресекать интенсивность потоков на расстоянии
70 тыс. км от земной поверхности, а главный удар приходится на магнитный слой в
12-15 тыс. от Земли. Ширина земной магнитосферы достигает 190 тыс. км., что
равно 30 радиусам нашей планеты. На некоторых участках, ее ширина может
достигать огромных отметок, в более чем 200 радиусов Земли. Взаимодействуя с
солнечным ветром в магнитосфере и формируется северное сияние.
Частота, с которой явление встречается
Согласно данным, на формирование бликов напрямую влияет
магнитная активность планеты. Чем сильнее индекс магнитной бури, тем больше
увеличивается авроральный овал, что дает возможность увидеть полярное свечение
и в умеренных широтах, в частности, у столицы России.
Прогноз
Наибольшее количество геомагнитных бурь, а как следствие и
полярных сияний, приходится на конец 11-летнего цикла активности главной звезды
нашей галактики, а также на трехлетний период после завершения цикла.
Интенсивность проявления природного явления зависит от степени наклона поля
между планетами. Скопления плазмы выдуваются ветром гораздо быстрее у полюсов,
нежели у экваториальной зоны. Каждые полгода скорость частиц в земной
магнитосфере убывает. На осенне-зимний период фиксируется наибольшая скорость
ветра, так как Земля в это время расположена к Солнцу под максимально возможным
углом.
Влияние солнечной активности
Уровень солнечной активности напрямую влияет на возникновение и
частоту появления северных сияний. Благодаря многочисленным экспериментам,
научно была доказана природа и характер образования полярного свечения. Протоны
и положительно заряженные электроны солнечных потоков плазмы, притягиваются магнитосферой
нашей планеты и сталкиваясь с атмосферными газами, способствуют высвобождению
квантов света, которое мы и воспринимаем как блики ночного неба.
Как увидеть яркое полярное мерцание
Застать явление непросто, одновременно должно совпасть несколько
условий. Даже при положительных прогнозах, приготовьтесь, что далекая поездка
может оказаться напрасной. Но если учитывать рекомендации экспертов, то можно
разы повысить шансы созерцать невероятное чудо.
История изучения явления
Полярное сияние – это зрелище необычайной красоты, которое люди регулярно наблюдают на небосводе. Но как оно образуется долгое время никто точно определить не мог.
Данное явление наблюдалось еще в давние времена и об этом есть упоминания в записях, к примеру:
- Путешествуя вокруг мыса Горн в 1745 году, Анатолий де Уллоа зафиксировал несколько раз небесное свечение на Южном полюсе нашей планеты.
- Джеймс Кук наблюдал подобное явление в Южном полушарии Земли. На основе записей Кука ученые узнали, что красочное световое действие может происходить на обоих полюсах планеты одновременно.
Ряд гипотез образования сияния даже приблизительно не соответствовали действительности, к примеру:
- Люминесценция возникает на небосводе из-за гниения рыбы, выброшенной на побережье из морской пучины.
- Свечение проявляется в момент, когда «материя зодиакального света» попадает непосредственно в атмосферу.
Наиболее приближенную к современному научному обоснованию гипотезу предложил Э. Галлей, который говорил, что северное сияние вызывает «светящаяся магнитная жидкость».
Первым, кто смог обосновать теорию происхождения красочного действия, является М.В. Ломоносов, который путем научных исследований в лабораторных условиях показал, как получается северное световое шоу. Он взял стеклянный шар, выкачал из него воздух и пропускал через этот шар электрические разряды. При этом в шаре получалось свечение, которое было очень похожее на то, что происходит на небосводе. В своих опытах ученый использовал различные пары газов, и доказал, что каждый вид газа создает разное свечение.
Другие ученые стали развивать гипотезу, предложенную М.В. Ломоносовым, и нашли подтверждение, что северное сияние имеет электрический характер. В дальнейшем стало происходить изучение «солнечного ветра», образующегося из-за выброса Солнцем заряженных частиц, устремляющихся к магнитному полю Земли. Кроме того была установлена взаимосвязь полярного сияния и магнитных бурь, поскольку частицы «солнечного ветра», пытаясь проникнуть в магнитное поле Земли, вызывают его сильнейшее возмущение.
Наиболее точное определение явления было дано только в наше время благодаря значительному развитию современной физики и полученным результатам в области космических исследований. К примеру, в январе 1975 года русскими и французскими учеными был проведен эксперимент по созданию искусственного прототипа северного сияния, которое наблюдалось над северной тайгой. Для этого с острова Кергелен в Индийском океане была запущена ракета «Эридан» с электронной пушкой на борту. В назначенное время из пушки был выпущен поток заряженных частиц. Несмотря на то, что мерцание огней на небосводе было слабым и непродолжительным, ученым открылась новая перспектива, позволяющая более продуктивно подойти к изучению процесса образования северного сияния в околоземном пространстве Земли.
Полярное сияние – это уникальный феномен в природе, который завораживает своей красотой. Данное явление считается единственным заметным для невооруженного человеческого глаза проявлением воздействия солнечной корпускулярной радиации на околоземное пространство и атмосферу нашей планеты.
Разновидности полярного сияния
Наблюдения за проявлениями солнечного сияния показали различия в типах свечения. Ученые выявили 2 основных вида полярного свечения, среди которых следующие:
Диффузное
Рассеянные и мягкие очертания светящихся пятен неправильной формы появляются на небе при диффузном типе полярного сияния. Они похожи на огромные облака с размытыми границами, ярко освещенные лунным светом. Иногда рассеянная вуаль, без четких огневых вспышек, может занимать почти всю поверхность небосвода, в его видимой области.
Диффузное полярное сияние
Точечное сияние
В условиях глубокой и очень темной ночи появляются отдельные всполохи, яркость которых может быть разной, но объем всегда небольшой.
Точечное полярное сияние
Полярные сияния планеты Земля
Северные сияния Земли возникают преимущественно в высоких широтах, в особых овальных зонах, опоясывающих магнитные полюса планеты и называемых авроральными овалами. В условиях спокойного Солнца диаметр этих овалов составляет около 3000 км. Угол отклонения между границами авроральных овалов и магнитным полюсом на ночной стороне составляет 20-23º, а на дневной стороне – 10-16º. При вычислении широт, в которых случаются северные сияния, нужно учитывать разницу между географическими и магнитными полюсами Земли (она составляет примерно 12º). Из этого следует, что северные сияния могут наблюдаться в широтах 67-70º.
В те периоды, когда Солнце находится в фазе активности, размеры авроральных овалов увеличиваются, что обуславливает появление северных сияний в более низких широтах (отклонение происходит на 20-25º севернее или южнее того места, где они появляются в периоды солнечного покоя). Существует даже место, где полярные сияния случаются регулярно. Это – остров Стюарт, находящийся на 47º параллели. За постоянные свечения в небе этот остров прозвали «Пылающими Небесами».
Кислород начинает светиться зелёной линией (с продолжительностью свечения 0.74 с) вследствие возбуждения атомных частиц с длиной волн 557,7 нм, или красной линией в результате возбуждения атомов с дуплетной длиной волны – 636,4 и 630 нм (продолжительность свечения составляет 110 с). Излучение красных дуплетных линий происходит обычно на высоте 1500-400 км, где атмосфера имеет малую плотность (что обуславливает низкую скорость гашения возбуждений атомных частиц).
Молекулярные ионизированные частицы азота могут излучать ближний ультрафиолетовый свет (если длина волн возбуждённых атомов составляет 391,4 нм), зелёный свет (при длине волн 522, 8 нм) и фиолетовый свет (при длине волн 427,8 нм). Все эти данные – лишь условность, поскольку оттенки новых полярных сияний могут изменяться под влиянием погодных факторов и изменений в химическом составе атмосферы.
Изменения спектра полярных сияний происходят и при увеличении высоты. В спектре северного сияния могут преобладать различные линии излучения, и в соответствии с этим происходит разделение этого красивого природного явления на два типа:
- Северные сияния типа А, возникающие на очень больших высотах. В них преобладают атомарные линии излучения.
- Северные сияния типа В, появляющиеся на небольшой высоте (около 80-90 км). Преобладающими линиями излучения в них становятся молекулярные. Высокая плотность атмосферы на низких высотах обуславливает быстрое гашение атомарных линий излучения (поэтому их нельзя видеть в полярных сияниях, возникающих в нижних слоях атмосферы).
Замечено, что появление полярных сияний чаще всего приходится на весну или осень. Максимальная вероятность возникновения красивого свечения в небе приходится на ближайшие к осеннему или весеннему равноденствию дни. Полярное сияние способствует выделению в атмосферу огромного количества тепловой энергии. Например, в 2007 году, во время одного из северных сияний, было выделено около 5·1014 Дж.
Если наблюдать за северным сиянием с земли, можно увидеть, как тёмное небо начинает светиться различными оттенками, по нему двигаются цветные полосы и лучи. Продолжительность у этого явления может быть разной, от нескольких минут (часов) до нескольких суток.
Полярные сияния, возникающие в южном и северном полушариях, являются асимметричными относительно друг друга. Изначально считалось, что появляющиеся в разных полушариях Земли свечения имеют одинаковую форму и размер. Но после наблюдений за северным сиянием из космоса это мнение было опровергнуто.
Полярные сияния других планет Солнечной системы
Файл:Jupiter.Aurora.HST.UV.jpg
Рис. 4. Полярное сияние на Юпитере, снимок в ультрафиолете (Hubble Space Telescope)
Файл:Saturn.Aurora.HST.UV-Vis.jpg
Рис.5. Полярное сияние на Сатурне, комбинированный снимок в ультрафиолете и видимом свете (Hubble Space Telescope)
Магнитные поля планет-гигантов Солнечной системы значительно сильнее магнитного поля Земли, что обуславливает больший масштаб полярных сияний этих планет по сравнению с полярными сияниями Земли. Особенностью наблюдений с Земли (и вообще из внутренних областей Солнечной системы) планет-гигантов является то, что они обращены наблюдателю освещённой Солнцем стороной и в видимом диапазоне их полярные сияния теряются в отражённом солнечном свете. Однако благодаря высокому содержанию водорода в их атмосферах, излучению ионизированного водорода в ультрафиолетовом диапазоне и малому альбедо планет-гигантов в ультрафиолете, с помощью внеатмосферных телескопов (космический телескоп «Хаббл») получены достаточно чёткие изображения полярных сияний этих планет.
Особенностью Юпитера является влияние его спутников на полярные сияния: в областях «проекций» пучков силовых линий магнитного поля на авроральный овал Юпитера наблюдаются яркие области полярного сияния, возбуждённые токами, вызванными движением спутников в его магнитосфере и выбросом ионизированного материала спутниками — последнее особенно сказывается в случае Ио с её вулканизмом.
На изображении полярного сияния Юпитера, сделанного космическим телескопом «Хаббл» (Рис. 4) заметны такие проекции: Ио (пятно с «хвостом» вдоль левого лимба), Ганимеда (в центре) и Европы (чуть ниже и справа от следа Ганимеда).
