Фото: CC-BY-2.0 Frode Ramone
Полярное сияние — атмосферное оптическое явление, при котором верхние слои атмосферы светятся разными цветами. Чаще всего его можно увидеть вблизи полюсов, но иногда оно появляется и в умеренных широтах. Кроме Земли, подобное явление наблюдается и на других планетах: свечение атмосферных частиц было обнаружено на Сатурне, Юпитере, Уране и Нептуне. Общественная служба новостей расскажет, как образуются полярные сияния.
Полярные сияния — одно из самых загадочных и красивых явлений природы. Их образование начинается далеко за пределами Земли, в недрах Солнца, и связано с процессами, происходящими в космическом пространстве.
Солнечный ветер представляет собой поток заряженных частиц, преимущественно электронов и протонов, испускаемых верхними слоями атмосферы Солнца — короной. Скорость частиц варьируется от 300 до 1200 км/с, а плотность достигает 10 частиц на кубический сантиметр. Этот поток формируется из-за высокой температуры короны, которая препятствует гравитационному удержанию вещества.
Магнитосфера — область пространства вокруг Земли, где доминирует ее магнитное поле. Оно отклоняет большую часть солнечного ветра, защищая атмосферу. Однако в полярных регионах магнитные линии сходятся, создавая «воронки» — полярные каспы. Через них частицы солнечного ветра проникают в верхние слои атмосферы.
При взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой часть частиц накапливается в магнитном хвосте Земли — области, вытянутой в противоположную от Солнца сторону. Здесь магнитное поле перестраивается, выбрасывая плазму в направлении планеты. Этот процесс, известный как магнитное пересоединение, ускоряет частицы вдоль силовых линий к полюсам.
Во время солнечных вспышек и корональных выбросов массы интенсивность солнечного ветра резко возрастает. Увеличение скорости и плотности частиц усиливает давление на магнитосферу, расширяя зоны пересоединения. Это приводит к геомагнитным бурям, которые смещают полярные сияния в более низкие широты.
После того как заряженные частицы солнечного ветра проникают в магнитосферу Земли, они начинают взаимодействовать с атмосферой. Это взаимодействие приводит к сложным физическим процессам, которые преобразуют кинетическую энергию частиц в световое излучение.
Электроны и протоны, попадая в атмосферу, сталкиваются с молекулами и атомами кислорода и азота. Энергия столкновений переводит электроны в возбужденное состояние. При возвращении в основное состояние атомы излучают фотоны, формируя свечение.
Цвет и интенсивность сияния зависят от высоты столкновений. На высоте 100–150 км преобладает зеленое свечение кислорода. Выше 150 км доминирует красный цвет из-за менее частых столкновений, замедляющих релаксацию атомов. Азот на высотах ниже 100 км излучает синие и фиолетовые оттенки.
Кислород отвечает за зеленые и красные линии спектра. Азот излучает в синем и красном диапазонах. Концентрация этих газов на разных высотах определяет многоцветность сияний.
Во время геомагнитных бурь частицы проникают глубже в атмосферу, увеличивая яркость и площадь сияний. Резкие изменения магнитного поля вызывают быстрые движения световых структур.
Космические лучи высокой энергии могут дополнительно ионизировать атмосферные газы, усиливая свечение. Однако их вклад минимален по сравнению с солнечным ветром.
Полярные сияния — это не статичное явление, а динамичный процесс, который постоянно меняется во времени и пространстве. Их внешний вид зависит от множества факторов.
Полярные сияния проявляются в виде дуг, лент, пятен и лучей. Дуги имеют форму однородных полос, простирающихся вдоль магнитных широт. Ленты и лучи возникают при нестабильностях в плазменных потоках.
Фазы развития сияний включают медленное расширение дуг, внезапные вспышки и затухание. Вспышки длятся от нескольких минут до часа, сопровождаясь быстрыми изменениями формы.
Сияния наблюдаются в овальных зонах вокруг магнитных полюсов, ширина которых достигает 500 км. Во время бурь овал расширяется, смещаясь к экватору на 10–20 градусов.
Активность сияний усиливается в периоды равноденствий из-за оптимальной ориентации магнитной оси относительно Солнца. Ночью видимость выше из-за отсутствия солнечного света.
Облачность, лунный свет и световое загрязнение снижают контрастность сияний. Чистая атмосфера в полярных регионах зимой способствует лучшей видимости.
Радиоволны высокой мощности, линии электропередач и выбросы химических веществ могут локально менять проводимость ионосферы, однако их влияние на глобальную динамику сияний очень незначительно.
Читайте также по теме:
Три человека с подтвержденным диагнозом «оспа обезьян» в настоящее время находятся на лечении в Домодедовской больнице, рассказали в пресс-службе медучреждения. Терапия носит плановый характер, состояние всех инфицированных квалифицируется, как удовлетворительное.…
Министр просвещения РФ Сергей Кравцов рассказал о планах улучшения работы детских садов. Об этом он заявил в интервью РИА Новости. По его словам, министерство намерено внести изменения в федеральные государственные…
Граждане Украины, находясь в Польше, занимаются телефонным мошенничеством, не зная польского языка. Они предпочитают общаться на украинском, как сообщает РИА Новости. Белорус Илья, проживающий в Варшаве, поделился историей о том,…
Россиянка из Пермского края и её гражданский муж загадочно умерли за границей с разницей в шесть дней – женщину нашли мёртвой 20 января в собственном доме на Северном Кипре, а мужчина скончался в Испании. Родственники уверены: местные власти скрывают обстоятельства гибели и намеренно…
Делегация 10-го мобильного подразделения пограничной охраны Украины осмотрела участок границы Калининградской области с польской стороны, пишет портал «Клопс». Участок, находящийся в ведении Варминско-Мазурского отдела пограничной стражи Польши, украинцам представил бригадный…
Госсекретарь США Марко Рубио в ходе выступления на Мюнхенской конференции подтвердил, что 17 февраля в Женеве на переговорах с представителями России и Украины будут присутствовать Джаред Кушнер и Стив Уиткофф. Состав американской группы, работающей над урегулированием конфликта, остается…