Полярное сияние

Содержание

Полярное сияние

Полярное сияние
статьи

Полярное сияние, поразительное явление свечения, наблюдаемое на небе, чаще всего в полярных областях. В Северном полушарии его называют также северным сиянием, а в высоких широтах Южного полушария – южным.

Предполагается, что этот феномен существует также и в атмосферах других планет, например Венеры. Природа и происхождение полярных сияний – предмет интенсивных исследований, и в этой связи были разработаны многочисленные теории.

Явление свечения, до некоторой степени близкое полярным сияниям, называемое «свечением ночного неба», можно наблюдать при помощи специальных приборов на любой широте.

Формы полярных сияний

В последние годы полярные сияния наблюдались визуально и фотографировались, в частности с применением прибора нового типа, называемого «аппаратом кругового обзора».

Полярные сияния имеют весьма разнообразные формы, включая проблески, пятна, однородные дуги и полосы, пульсирующие дуги и поверхности, всполохи, лучи, лучистые дуги, драпри и короны.

Свечение, как правило, начинается в виде сплошной дуги, которая является одной из самых обычных форм и не имеет лучистой структуры. Яркость может быть довольно постоянной во времени или же пульсировать с периодом менее минуты.

Если яркость сияния увеличивается, однородная форма часто распадается на лучи, лучистые дуги, драпри или короны, в которых лучи как бы сходятся к вершине. Всполохи в форме быстро движущиеся вверх волн света часто венчаются короной.

Высотное и широтное распространение

Расчеты, выполненные на основе множества фотонаблюдений на Аляске, в Канаде и особенно в Норвегии, показывают, что ок.

94% полярных сияний приурочено к высотам от 90 до 130 км над земной поверхностью, хотя для разных форм полярных сияний характерно свое собственное высотное положение.

Максимальная до сих пор зарегистрированная высота появления полярного сияния – ок. 1130 км, минимальная – 60 км.

Герман Фриц и Гарри Вестайн на основе большого числа наблюдений в Арктике установили географические закономерности встречаемости полярных сияний, охарактеризовали их относительную частоту в каждой конкретной точке как среднее за год количество суток их появления.

Линии равной частоты возникновения полярных сияний (изохазмы) имеют форму несколько деформированных окружностей с центром, примерно совпадающим с Северным магнитным полюсом Земли, находящимся в районе Туле в северной Гренландии (см. рис.).

Изохазма максимальных частот проходит через Аляску, Большое Медвежье озеро, пересекает Гудзонов залив, южную часть Гренландии и Исландию, север Норвегии и Сибири. Аналогичная изохазма максимальных частот полярных сияний для Антарктического региона была выявлена во время исследований, проводившихся в рамках Международного геофизического года (МГГ, июль 1957 – декабрь 1958).

Эти пояса максимальной частоты полярных сияний, представляющие собой почти правильные кольца, называются северной и южной зонами полярных сияний. Наблюдения во время МГГ подтвердили, что полярные сияния появляются почти одновременно в обеих зонах.

Некоторые исследователи высказывали предположение о существовании спиралевидной или двойной кольцевой зоны полярных сияний, не получившее, однако, подтверждения. Полярные сияния могут проявляться и вне упомянутых зон (см. ниже). Исторические материалы свидетельствуют о том, что полярные сияния иногда отмечались даже на весьма низких широтах, например, на п-ове Индостан. См. также ГЕОМАГНЕТИЗМ.

Активность полярных сияний и связанные с ними явления

Полярные сияния исследуются с помощью радиолокаторов. Радиоволны с частотами от 10 до 100 МГц при определенных условиях отражаются областями ионизации, которые возникают в высоких слоях атмосферы под воздействием полярных сияний.

При использовании высокочастотных радиосигналов и антенн дальнего действия можно получать отраженные волны на частотах до 800 МГц. Радиолокационным методом ионизация обнаруживается даже днем при солнечном освещении, а также фиксируются очень быстрые перемещения полярных сияний.

Результаты фото- и радиолокационных наблюдений свидетельствуют, что активность полярных сияний подвержена как суточным, так и сезонным изменениям. Максимальная активность в течение суток отмечается ок. 23 ч, сезонный же пик активности приходится на дни равноденствия и близкие к ним временные интервалы (март – апрель и сентябрь – октябрь).

Эти пики активности полярных сияний повторяются через относительно правильные промежутки, а продолжительность основных циклов составляет примерно 27 дней и ок. 11 лет. Все эти цифры показывают, что существует корреляция между полярными сияниями и изменениями магнитного поля Земли, поскольку пики их активности совпадают, т.е.

полярные сияния обычно возникают в периоды высокой активности магнитного поля, которые называются «возмущениями» и «магнитными бурями». Именно во время сильных магнитных бурь полярные сияния прослеживаются в более низких, чем обычно, широтах.

Пульсирующие полярные сияния обычно сопровождаются пульсациями магнитного поля и очень редко – слабыми свистящими звуками. Они, по-видимому, также генерируют радиоволны с частотой 3000 МГц.

Ионосферные наблюдения в радиоволновом диапазоне показывают, что на высотах 80–150 км во время полярных сияний повышается ионизация.

Наблюдения, проводимые при помощи геофизических ракет, указывают, что плотные ядра повышенной ионизации вдоль силовых линий магнитного поля связаны с полярными сияниями, а при интенсивных полярных сияниях температура верхних слоев атмосферы возрастает.

Интенсивность свечения и цвет

Интенсивность свечения полярных сияний обычно оценивается визуально и выражается в баллах по принятой международной шкале. Слабые полярные сияния, по интенсивности свечения приблизительно соответствующие Млечному Пути, оцениваются в I балл.

Полярные сияния с интенсивностью, аналогичной лунной совещенности тонких перистых облаков – в II балла, а кучевых облаков – в III балла, свету полной Луны – в IV балла. Так, например, интенсивность в III балла, исходящая от дуги полярного сияния, соответствует свету нескольких микросвечей на 1 кв. см.

Объективным методом определения интенсивности свечения полярного сияния является измерение суммарной освещенности с помощью фотоэлементов. Установлено, что соотношение интенсивности самых ярких к самым слабым полярным сияниям составляет 1000:1.

Полярные сияния интенсивностью свечения в I, II и III (близ нижней границы) балла не кажутся разноцветными, так как интенсивность отдельных цветов в них ниже порога восприятия.

Полярные сияния с интенсивностью свечения в IV и III (у верхней границы) балла кажутся цветными, как правило желтовато-зелеными, иногда – фиолетовыми и красными.

С тех пор как в 1867 Андерс Ангстрем впервые направил спектроскоп на полярные сияния, в них было обнаружено и исследовано большое число спектральных линий и полос. Основная часть излучения испускается азотом и кислородом, главными компонентами высоких слоев атмосферы.

Атомарный кислород обычно придает полярным сияниям желтоватые тона, иногда окраска вообще отсутствует, в спектре появляется зеленая линия с длиной волны 5577 Å, а также бывают красные лучистые полярные сияния с длиной волны 6300 Å (тип А).

Сильное излучение молекулярного азота на волнах 4278 Å и 3914 Å наблюдается в красных и фиолетовых полярных сияниях в нижней части дуг или драпри (тип В). В некоторых формах полярных сияний обнаружено излучение водорода, что важно для понимания природы полярных сияний, так как эта эмиссия указывает на поступление потока протонов. См. также СПЕКТРОСКОПИЯ.

Теории происхождения полярных сияний

Как упоминалось выше, уже давно было известно, что проявления полярных сияний и возмущения магнитного поля Земли, или магнитные бури, имеют некоторые важные общие характеристики. Поэтому любая теория, предлагаемая для объяснения одного из этих явлений, должна объяснять и другое.

Частота проявления возмущений магнитного поля Земли и полярных сияний с периодом 27 дней и 11-летний цикл указывают на связь этих явлений с солнечной деятельностью, поскольку период вращения Солнца составляет ок. 27 суток, а солнечная активность подвержена колебаниям циклического характера со средним периодом ок. 11 лет.

Тот факт, что как полярные сияния, так и возмущения магнитного поля Земли концентрируются в одних и тех же поясах, приводит к выводу, что те и другие вызваны воздействием движущихся с высокой скоростью электрически заряженных частиц (протонов и электронов), испускаемых активными областями на Солнце (вспышками) и проникающих в зоны полярных сияний под воздействием магнитного поля Земли (см.

также СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА; КОСМОСА ИССЛЕДОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ).

Эта идея была выдвинута Ойгеном Гольдштайном еще в 1881 и получила подтверждение в результате лабораторных экспериментов, впервые проведенных Кристианом Биркеланном.

Он поместил внутрь катодной трубки железный шар, названный им «терреллой», который является моделью Земли и представляет собой электромагнит, покрытый оболочкой, фосфоресцирующей под действием катодных лучей.

Когда Биркеланн подвергал шар действию катодных лучей, испускаемых непосредственно в камере, они падали на поверхность шара вокруг магнитных полюсов, образуя пояса свечения, подобные поясам полярных сияний.

Позднее математическая разработка этой проблемы была реализована Карлом Фредериком Стёрмером.

Она получила известность как теория Биркеланна – Стёрмера, однако содержала в своей основе допущение, что от Солнца исходит поток частиц с одинаковыми электрическими зарядами.

Правомерность этого допущения весьма спорна, так как такой поток частиц не мог бы приблизиться к Земле из-за электростатического отталкивания между одноименно заряженными частицами.

Фредерик А.Линдеман предположил в 1919, что поток заряженных частиц в целом электрически нейтрален, так как состоит из одинакового количества положительных и отрицательных зарядов. Эта идея была развита Сидни Чепменом и Винсентом С.А.

Ферраро и несколько модифицирована Дэвидом Ф.Мартином. Тем не менее и эта теория тоже вызывает сомнения.

Она предполагает существование вакуума в экзосфере и за пределами атмосферы, однако недавние наблюдения в этих областях пространства указывают на наличие заряженных частиц.

Некоторыми исследователями была выдвинута гипотеза, согласно которой облако солнечного газа (плазмы), которое, вероятно, состоит из электронов и протонов, может приближаться к нашей планете на расстояние около шести земных радиусов от центра Земли. При воздействии плазмы на магнитное поле Земли возникают магнитогидродинамические волны.

Эти волны и ускоренные заряженные частицы, движущиеся вдоль геомагнитных силовых линий, вызывают магнитные бури. Ускоренные частицы проникают до высоты ок.

95 км в зоны полярных сияний, образуя плотные ядра ионизации вдоль геомагнитных силовых линий и вызывая электромагнитную эмиссию полярных сияний в результате взаимодействия с основными компонентами верхних слоев атмосферы – кислородом и водородом.

Тороидальная область распространения заряженных частиц, окружающая Землю (т.н. радиационный пояс Ван Аллена), также может играть важную роль, особенно в качестве причины возникновения возмущений геомагнитного поля и связанных с ними полярных сияний.

Ультрафиолетовое излучение Солнца, метеоры и ветры в высоких слоях атмосферы рассматривались в качестве возможных причин образования полярных сияний.

Тем не менее ни одно из названных явлений не может быть первичной причиной, так как магнитуды их изменений недостаточно велики, чтобы объяснить основные характеристики полярных сияний.

Необходимо проводить дальнейшие наблюдения в высоких слоях атмосферы Земли и за ее пределами с применением ракет и искусственных спутников, изучать радиоизлучение, а также рентгеновское излучение Солнца и поведение высокоэнергетических частиц в стратосфере – с помощью метеозондов во время магнитных бурь и при появлении полярных сияний.

Искусственные «полярные сияния»

Свечения, подобные полярным сияниям, возникали в результате ядерных взрывов в высоких слоях атмосферы, проводившихся министерством обороны США во время МГГ. Эти эксперименты были важны для изучения радиационного пояса Ван Аллена и природы естественных полярных сияний.

Такого рода сияния наблюдались в районе островов Мауи (Гавайские о-ва) и Апиа (о-ва Самоа) вскоре после ядерных взрывов «Тик» и «Ориндж», которые проводились на высотах ок. 70 и 40 км над атоллом Джонстон в центральной части Тихого океана 1 и 12 августа 1958.

Свечение, видимое над Апиа 1 августа, состояло из дуги малинового цвета и лучей, которые сначала были фиолетовыми, затем красными и постепенно переходили в зеленые. Другие искусственно вызванные сияния, связанные со взрывами «Аргус I, II и III», проведенными на высоте ок.

480 км 27 и 30 августа и 6 сентября 1958, наблюдались в районе взрывов в южной части Атлантического океана. Цвет их был красным с примесью желтовато-зеленого.

Во время взрыва «Аргус III» красное искусственное сияние наблюдалось также около Азорских о-вов, на противоположном от места взрыва конце соответствующих силовых линий магнитного поля Земли (т.е. на территории, геомагнитно сопряженной с данной).

Эти наблюдения ясно показывают, что искусственные сияния в районе взрыва и на геомагнитно сопряженной с ним территории были вызваны такими высокоэнергетическими частицами, как электроны, образовавшиеся в результате b-распада при ядерном взрыве.

Иными словами, частицы с высокой энергией, образовавшиеся в результате взрыва, двигались вдоль силовых линий геомагнитного поля, формируя искусственные радиационные пояса Ван Аллена, и привели к образованию «полярных сияний» на обоих концах силовых линий.

Судя по высоте появления и цветовой гамме этих сияний, можно предположить, что причиной их возникновения является возбуждение атмосферного кислорода и азота в результате соударений с заряженными частицами, обладающими высокой энергией, что имеет большое сходство с механизмом образования естественных полярных сияний.

С упомянутыми взрывами в высоких слоях атмосферы, особенно с экспериментами «Тик» и «Ориндж», были связаны также существенные возмущения магнитного поля Земли и ионосферы. Таким образом, в результате проведенных экспериментов была получена важная информация о естественных полярных сияниях и связанных с ними явлениях.

Существует еще один антропогенный феномен свечения высоких слоев атмосферы, обусловленный выбросами ракетами газообразного натрия или калия. Это явление можно назвать искусственным свечением в отличие от искусственного полярного сияния, так как его причины близки к тем, которые вызывают естественное свечение воздуха.

Источник: //www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/POLYARNOE_SIYANIE.html

Полярное сияние: фото, широты, причины явления

Полярное сияние

Полярное сияние – это одно из многочисленных чудес природы. Его можно наблюдать и в России. На севере нашей страны проходит полоса, где полярные сияния проявляют себя наиболее часто и ярко. Великолепное зрелище может охватывать большую часть небосвода.

Начало явления

Полярное сияние начинается с возникновения светлой полосы. От нее отходят лучи. Яркость может возрастать. Увеличивается площадь неба, охваченная чудесным явлением. Возрастает и высота лучей света, опускающихся ближе к поверхности Земли.

Яркие вспышки и переливы цвета восхищают наблюдателей. Движения волн света завораживают. Это явление связано с деятельностью Солнца – источника света и тепла.

Что это такое

Полярным сиянием называют быстро меняющееся свечение верхних разреженных слоев воздуха в отдельных участках ночного неба. Это явление, наряду с восходом солнца, иногда именуют авророй. Днем светового шоу не видно, однако приборы фиксируют поток заряженных частиц в любое время суток.

Причины полярного сияния

Великолепное природное явление возникает благодаря Солнцу и наличию атмосферы планеты. Для образования полярного сияния также необходимо присутствие геомагнитного поля.

Солнце постоянно выбрасывает из себя заряженные частицы. Вспышка на Солнце – фактор, благодаря которому в космическое пространство поступают электроны и протоны. Они летят с большой скоростью в сторону вращающихся планет. Такое явление называется солнечным ветром. Оно могло бы быть опасно для всего живого на нашей планете.

Магнитное поле защищает поверхность Земли от проникновения солнечного ветра. Оно отправляет заряженные частицы к полюсам планеты, согласно расположению силовых линий геомагнитного поля. Однако в случае более мощных вспышек на Солнце население Земли наблюдает полярные сияния и в умеренных широтах.

Такое происходит, если магнитное поле не успевает отправить большой поток заряженных частиц к полюсам.

Солнечный ветер взаимодействует с молекулами и атомами атмосферы планеты. Это и вызывает свечение. Чем большее количество заряженных частиц долетело до Земли, тем ярче оказывается свечение верхних слоев атмосферы: термосферы и экзосферы. Иногда и до мезосферы – среднего слоя атмосферы – доходят частицы солнечного ветра.

Типы авроры

Виды полярных сияний различны и могут плавно переходить один в другой. Наблюдаются световые пятна, лучи и полосы, а также короны. Северное сияние может быть почти неподвижным или струящимся, что особенно завораживает наблюдателей.

Полярные сияния Земли

На нашей планете имеется довольно мощное геомагнитное поле. Оно достаточно сильно, чтобы постоянно отправлять заряженные частицы в сторону полюсов. Именно поэтому мы можем наблюдать яркое свечение на территории полосы, где проходит изохазма наиболее частых полярных сияний. Яркость их напрямую зависит от работы геомагнитного поля.

Атмосфера нашей планеты богата разными химическими элементами. Это объясняет разную окраску небесного свечения.

Так, молекула кислорода на высоте 80 километров при взаимодействии с заряженной частицей солнечного ветра дает бледно-зеленый цвет. На высоте 300 километров над Землей цвет будет красным.

Молекула азота проявляет синий или ярко-красный цвет. На фото полярного сияния хорошо различимы полосы разного цвета.

Северные сияния более яркие, чем южные. Потому что в сторону северного магнитного полюса стремятся протоны. Они более тяжелые, чем электроны, несущиеся к южному магнитному полюсу. Сияние, образующееся в результате взаимодействия протонов с молекулами атмосферы, оказывается несколько ярче.

Устройство планеты Земля

Откуда возникает геомагнитное поле, защищающее все живое от губительного солнечного ветра и движущее заряженные частицы в стороны полюсов? Ученые считают, что центр нашей планеты заполнен железом, которое расплавлено от высокой температуры. То есть железо жидкое и постоянно находится в движении. От этого движения возникает электричество и магнитное поле планеты.

Однако в некоторых частях атмосферы магнитное поле по неизвестной причине ослабевает. Это происходит, например, над южной частью Атлантического океана. Здесь всего треть магнитного поля от нормы. Это беспокоит ученых, потому что поле продолжает ослабевать и в настоящее время.

Специалисты подсчитали, что за последние 150 лет геомагнитное поле Земли ослабло еще на десять процентов.

Область возникновения природного явления

Зоны полярных сияний не имеют четких границ. Однако наиболее яркие и частые те, что проявляются кольцом у полярного круга.

В Северном полушарии можно провести линию, на которой сияния наиболее сильные: северная часть Норвегии – острова Новая Земля – полуостров Таймыр – север Аляски – Канада – юг Гренландии.

На этой широте — около 67 градусов — полярные сияния наблюдаются почти каждую ночь.

Самый пик явлений чаще приходится на 23:00. Самыми яркими и продолжительными сияния бывают в дни равноденствия и близкие к ним даты.

Более часто сияния возникают в областях магнитных аномалий. Здесь выше их яркость. Наибольшая активность явления наблюдается на территории Восточно-Сибирской магнитной аномалии.

Высота возникновения свечения

Как правило, около 90 процентов всех полярных сияний возникает на высоте от 90 до 130 километров. Регистрировали сияния на высоте 60 километров. Максимальная зарегистрированная цифра — 1130 километров от поверхности Земли. На разной высоте наблюдаются разные формы свечения.

Особенности природного явления

Целый ряд непознанных зависимостей красоты северного сияния от некоторых факторов открыли наблюдатели и подтвердили ученые:

  1. Полярные сияния, возникающие над морским пространством, более подвижны, чем проявляющиеся над территорией суши.
  2. Меньше свечение и над небольшими островами, а также над опресненной водой, даже находящейся посреди морской глади.
  3. Над береговой линией явление наблюдается значительно ниже. В сторону суши, так же как и в сторону океана, высота полярного сияния возрастает.

Скорость полета заряженных частиц Солнца

Расстояние от Земли до Солнца – около 150 миллионов километров. Свет доходит до нашей планеты за 8 минут. Солнечный ветер движется медленнее. От того момента, как ученые замечают солнечную вспышку, должно пройти больше суток, прежде чем начнется полярное сияние.

6 сентября 2017 года специалисты заметили мощную вспышку на Солнце и предупредили москвичей, что 8 сентября, возможно, северное сияние будет заметно в столице. Таким образом, прогноз впечатляющего природного явления возможен, но лишь за сутки или двое.

В каком регионе сияние проявится ярче, не может предсказать с точностью никто.

Что такое изохазма

Специалисты проставили на карте земной поверхности точки с пометками частоты возникновения полярных сияний. Соединили линиями пункты со сходной частотой.

Так получились изохазмы – линии равной частоты возникновения сияний.

Опишем еще раз изохазму самой большой частоты, но опираясь на некоторые другие объекты местности: Аляска – Большое Медвежье озеро – Гудзонов залив – юг Гренландии – Исландия – север Норвегии – север Сибири.

Чем дальше от главной изохазмы Северного полушария, тем реже случаются полярные сияния. Например, в Санкт-Петербурге явление можно наблюдать примерно раз в месяц. А на широте Москвы — раз в несколько лет.

Магнитный полюс Земли

Магнитный полюс Земли не совпадает с географическим полюсом. Он находится в северо-западной части Гренландии. Здесь северные сияния случаются гораздо реже, чем в полосе наибольшей частоты явления: всего около 5-10 раз в год.

Таким образом, если наблюдатель находится севернее главной изохазмы, то сияния он чаще видит в южной стороне небосвода. Если человек находится южнее этой полосы, то полярное сияние чаще проявляется на севере. Это характерно для Северного полушария.

Для Южного — в точности наоборот.

На территории Северного географического полюса полярные сияния возникают около 30 раз в год. Вывод: не нужно ехать в самые суровые условия для наслаждения природным явлением. В полосе главной изохазмы свечение повторяется почти каждые сутки.

Почему северные сияния иногда не имеют цвета

Путешественники иногда огорчаются, если им не удается застать цветное световое шоу во время своего пребывания на севере или юге. Люди часто могут наблюдать лишь свечение, не имеющее цвета. Это происходит не по причине особенности природного явления.

Дело в том, что человеческий глаз не способен улавливать цвета при слабом освещении. В сумрачной комнате мы видим все предметы черно-белыми.

То же самое происходит и при наблюдении за природным явлением на небе: если оно недостаточно яркое, то наши глаза не будут улавливать цвета.

Специалисты измеряют яркость свечения в баллах от одного до четырех. Цветными кажутся лишь трех- и четырехбалльные полярные сияния. Четвертая степень близка по яркости к лунному свету в ночном небе.

Циклы солнечной активности

Возникновение полярного сияния всегда связано со вспышками на Солнце. Раз в 11 лет активность светила повышается. Это всегда ведет к увеличению интенсивности сияний.

Северное сияние над планетами Солнечной системы

Не только на нашей планете возникают сияния. Полярные сияния Земли яркие и красивые, однако на Юпитере явления превосходят по яркости земные. Потому что магнитное поле планеты-гиганта в несколько раз сильнее. Оно отправляет солнечный ветер в противоположные стороны еще более продуктивно. Весь свет скапливается на определенных участках у магнитных полюсов планеты.

Спутники Юпитера влияют на полярное сияние. Особенно Ио. За ним остается яркий свет, потому что природное явление следует по направлению расположения силовых линий магнитного поля. На фото — полярное сияние в атмосфере планеты Юпитер. Хорошо видна яркая полоса, оставленная спутником Ио.

На Сатурне, Уране, Нептуне тоже обнаружены полярные сияния. Только Венера почти не имеет своего магнитного поля. Всполохи света, возникающие от взаимодействия солнечного ветра с атомами и молекулами атмосферы Венеры, особенные.

Они покрывают всю атмосферу планеты целиком. Более того, солнечный ветер доходит до поверхности Венеры. Однако такие сияния никогда не бывают яркими. Заряженные частицы солнечного ветра нигде не скапливаются в большом количестве.

Из космоса Венера при атаке заряженных частиц выглядит как слабо светящийся шар.

Возмущение геомагнитного поля

Солнечный ветер пытается пробить магнитосферу нашей планеты. Геомагнитное поле в этом случае не остается спокойным. На нем происходят возмущения. Каждый человек обладает своим электрическим и магнитным полями. Именно на эти поля влияют возникающие возмущения.

Это чувствуют люди всей планеты, особенно имеющие слабое здоровье. Люди с крепким здоровьем не замечают такого воздействия. Во время атаки заряженных частиц у чувствительных людей может болеть голова.

Но именно солнечный ветер является необходимым фактором для возникновения полярных сияний.

Отношение народов к природному явлению

Обычно местные жители связывали полярное сияние с чем-то не очень добрым. Возможно, потому что геомагнитные бури плохо сказываются на самочувствии людей. Само же по себе сияние не несет никакой опасности.

Жители более южных областей, не привыкшие к подобным явлениям, чувствовали нечто таинственное при возникновении светлых вспышек на небе.

В настоящее время жители умеренных и более южных широт стремятся увидеть это чудо природы. Туристы едут на Север или к Южному полярному кругу. Они не ждут, когда явление можно будет наблюдать на родной широте.

Полярное сияние — чарующее природное явление. Оно необычно для жителей теплых регионов и привычно для населения тундры. Часто случается, что для того, чтобы узнать нечто новое, необходимо отправиться в путешествие.

Источник: //fb.ru/article/68602/polyarnoe-siyanie---chudo-planetyi

Что такое северное сияние

Полярное сияние

Что такое северное сияние

Северное сияние – один из удивительных феноменов нашей планеты, который обычно можно увидеть в северных широтах. Но иногда его можно увидеть даже в Лондоне или в штате Флорида. Более того северное сияние видно даже на самом юге Земли – в Антарктиде. Встречается этот феномен и на других планетах Солнечной системы: Марсе, Юпитере, Венере.

Северное сияние (полярное сияние или аврора) — люминесценция (свечение) в верхних слоях атмосферы планеты Земля. Эти слои обладают магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

Северное сияние – это тысячи разноцветных огоньков, зажигающихся на небе в темные ночи. Огни бывают самых разных форм и цветов: синие, желтые, красные, зеленые.

За секунду темное небо окрашивается в яркие цвета и становится видно вокруг на многие километры как будто днем.

Северное или полярное сияние уже тысячи лет удивляет и очаровывает людей, однако не все относятся к нему с восхищением, в легендах некоторых народов, о которых мы расскажем ниже, оно считалось дурным знаком.

Северное сияние: что это такое и как происходит

Давайте разберемся, что это такое северное сияние, которое удивляет и пугает людей, живущих возле северного и южного полюсов?
Загадку таинственных огней отгадал еще Михаил Ломоносов, решив, что здесь играет роль электричество. Чтобы подтвердить свою теорию, ученый через колбы, наполненные различными газами, пропустил ток. После опыта колбы засияли неповторимыми цветами.

Проще говоря, выброшенные нашим Солнцем заряженные частицы (солнечный ветер) заставляют воздух Земли переливаться разноцветными огнями.

Земля является для частиц магнитом, который образует магнитные поля из-за токов, возникшие при вращении ядра, в основе которого лежит железо.

С помощью магнитного притяжения наша планета «ловит» пролетающий солнечный ветер и направляет его туда, где находятся магнитные полюса.

Там солнечные частицы моментально притягиваются к ним, и от столкновения солнечного ветра с атмосферой, появляется энергия, преобразовывающаяся в свет, которая и образует северное сияние.

Возбуждённые атомы успокаиваются и начинают излучать световой фотофон;Если азот (N), столкнувшись с солнечными частичками, теряет электроны, то его молекулы преобразуются в синий и фиолетовый цвета;Если электрон никуда не пропадает, то появляются красные лучи;

Когда солнечный ветер взаимодействует с кислородом (O), электрон не исчезает, но начинает выпускать лучи зелёного и красных цветов.

Северное сияние: легенды

С давних времен северное сияние связывали с разными таинственными и порой даже мистическими событиями. Одни народы считали, что небесный огонь приносит счастье, якобы у богов в это время праздники. Другие считали, что сильно разгневался бог огня и надо ожидать неприятностей.

Давайте послушаем, что гласят про северное сияние легенды разных народов.
Норвежцы упоминают о мерцающем мосте, который временами появляется на небосводе, чтобы боги спустились на землю. Одни называли сияние огнями в руках валькирий, чьи доспехи начищены до блеска и от них возникает удивительное сияние.

Другие рассказывали что огни – танец душ умерших девушек.

В рассказах древних финнов полярное сияние означает горящую огнём реку Ружу, которая разделяет мир мёртвых и мир живых.Североамериканские эскимосы верят, что заставить заиграть небосвод разноцветными огнями можно свистом, а хлопнув в ладоши – немедленно погасить их.Эскимосы Аляски утверждают, что северное сияние несет беду.

Прежде чем выйти наружу, в прежние времена они брали оружие для защиты. Многие верили, что если долго наблюдать за огнями, то можно сойти с ума.

Есть все основания предполагать, что именно благодаря сиянию и возникли мифы о драконах.

Многие учёные считают, что битва Святого Георгия, который покровительствует всем англичанам, связана не с ужасным змеем, а с полярным сиянием!

Когда можно увидеть Северное сияние

Тем, кто хочет наверняка знать, когда можно увидеть северное сияние, стоит внимательно прочесть этот абзац. Его можно увидеть ясной, морозной ночью, при неполной луне, желательно вдали от города (чтобы не мешал свет фонарей). Полярное сияние появляется в основном с октября по январь и возникает на высоте от 80 и до 1000 километров над уровнем моря и длится от 1 часа до целых суток.

Чем агрессивнее ведёт себя Солнце, чем больше взрывов на нём происходит, тем дольше длится полярное сияние. Наиболее красивые сполохи можно увидеть раз в 11 лет (такова цикличность Солнца).

Северное сияние, фото которого всегда эффектны, чем-то напоминает закат (только в ночное время), но может также воплощаться в виде спиралей или дуг. Ширина цветной ленты вполне может превышать 160 км, длина – 1500 км.

Сам цвет полярного сияния зависит во многом как от того, с каким газом взаимодействует солнечный ветер, но и от высоты, где это произошло. Если газы атмосферы столкнулись на высоте более 150 км – цвет сияния будет красным, от 120 до 150 км – жёлто-зелёным, ниже 120 км – фиолетово-синим. Чаще северное сияние оказывается бледно-зелёным.

Кадры, полученные с космоса, подтвердили версию, что полярное сияние с южной стороны земного шара почти зеркально отображает это явление с северной стороны. Оно представляет собой кольца диаметром в 4000 км, которые опоясывают полюса.

Где можно увидеть Северное сияние?

Увидеть сияние в Средневековье, когда северный магнитный полюс находился восточнее, можно было не только в Скандинавии или на севере России, но даже на севере Китая.Теперь увидеть северное сияние можно возле магнитных полюсов нашей планеты:• на северном полюсе (хорошо видно его на впадине Росса);

• в Антарктиде;

• в Северной Америке (от 20 до 200 раз в год);• на севере скандинавских стран, особенно на острове Шпицберген. Здесь наблюдать его можно не реже, чем в Северной Америке;• в широтах между Лондоном и Парижем – 5-10 раз в году;• на севере Флориды северное сияние бывает четырежды в год;

• в России – на Кольском полуострове;

• в Шотландии (причем в апреле);• из космоса (когда отсутствует влияние нижних плотных слоёв атмосферы, которые значительно искажают зрелище).Увидеть северное сияние можно и на других планетах Солнечной системы – на Юпитере, Венере, Марсе, и возможно и на Сатурне.

Пока что все тайны мерцающих огней ещё не разгаданы. Особенно интересует учёных вопрос, сопровождается ли оно звуковым эффектом.

Источник: //chydesa-mira.ru/severnoe-sianie/

Северное сияние — что это такое и как оно происходит?

Полярное сияние

Северное сияние это природное явление невероятной красоты, сверкающее многоцветие на небосводе, естественная люминесценция неба, которая будоражит умы людей не одно столетие. Этот феномен еще называют авророй или полярным сиянием. Вызвано явление взаимодействием солнечных частиц с верхними слоями атмосферы Земли.

Мифы

Народы, которые из века в век проживали вблизи зон появления северного сияния, пытались по-своему объяснить причину его возникновения. Так появились мифы и легенды, придающие этому удивительному явлению мистическое значение.

Легенды эскимосов

Эскимосы были уверены, что сияющая занавеска на небесном своде – это след от игры в футбол. По их поверью, духи брали в качестве мяча череп моржа и начинали свои безумные забавы.

При этом эскимосы очень боялись нападения этих духов, поэтому никогда не покидали свое жилище без оружия.

Северный народ верил, что заставить северное полярное сияние исчезнуть они смогут очень оригинальным способом – хлопком в ладоши, а появиться вновь – свистом.

Эскимосы никогда не наблюдали долго за небесными цветными лентами. Они считали, что это – прямой путь к сумасшествию.

Мифы индейцев

В племенах индейцев ходили легенды о прекрасном дворце, который открывает врата для того, чтобы призвать в свои ряды душу живущего. Многие древние воины, увидев природное явление северное сияние, добровольно отправлялись навстречу гибели. Другие племена верили, что на небе светит пламя всемогущих шаманов.

Предание норвежцев

У норвежцев есть множество легенд, связанных с полярным свечением. Объяснялось это тем, что каждый раз оно принимало различные формы. Для некоторых норвежцев полярное явление было символом, соединяющим мир людей и мир богов.

Рассуждая о том, что такое северное сияние, норвежцы думали о неземных сущностях. По преданиям, сияющие полосы на небосводе служили лестницей, по которой спускались божества.

Другим это явление напоминало вальсирующие души умерших девушек.

Финская легенда

Финское предание гласило, что цветные ленты на небе – это не что иное, как река, соединяющая мир простых смертных и дом богов. Река носила название Ружа.

Фины считали, что северное сияние явление природы – это предвестник хорошей погоды, богатого урожая и знак благосклонности к ним богов. Они были уверены, что таким образом боги дают понять – племя идет по правильному пути.

Для финнов явление становилось символом благословения племени на великие свершения и начинания.

Что такое северное сияние и как оно происходит

Всего известно два типа полярных сияний – диффузное и дискретное (или точечное). Первый характеризуется достаточно скромным свечением, его сложно разглядеть на темном небе. Второй тип явления не заметить невозможно, однако оно прекрасно различимо лишь на ночном небосводе.

История изучения явления

Многие ученые ломали голову над вопросом, от чего бывает северное сияние. Однако первым определил природу возникновения явления Михаил Ломоносов. Он провел тысячи лабораторных исследований и в результате пришел к выводу, что полярное сияние связано с электрическим током.

Впоследствии эта теория была подтверждена. Через колбы, заполненные разреженными газами (аргон, водород, азот, неон), пропускали электроток. В результате опытов ученые получали невероятно красивое свечение, причем в каждом отдельном случае его оттенок получался совершенно уникальным. С тех пор ученым было известно о том, северное сияние как оно происходит.

Следом ученые выяснили, что явление происходит в верхних слоях атмосферы нашей планеты, речь идет об ионосфере. И, наконец, связали его с активностью на Солнце. Выяснилось, что наиболее сильные и частые явления происходят во время пика одиннадцатилетнего цикла активности желтой звезды.

Как происходит северное сияние в природе

Солнце – звезда, которая состоит из частиц водорода и гелия. Они, в свою очередь, являются набором отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных протонов.

Во время одного из взрывов на Солнце к нашей планете устремляются миллиарды этих заряженных частиц со скоростью не менее 950 метров в секунду. Они достигают нашей голубой планеты спустя примерно двое суток.

В момент соприкосновения их с ионосферой происходит взаимодействие с частичками разряженных газов. Из-за этого и появляется красивое свечение – северное сияние природное явление.

Земной шар, по сути, представляет собой гигантское магнитное тело, которое способно образовывать магнитные поля благодаря электротокам. Появляются они из-за того, что железоникелевое ядро нашей планеты вращается вокруг своей оси.

Чтобы понять, северное сияние что это такое, нужно представлять себе магнитное поле Земли. Земной шар играет роль огромного магнита, к которому летит солнечный ветер. Силовые линии отталкивают солнечные частички к северному и южному полюсу нашей планеты.

Там они попадают в ионосферу через полярные каспы (это воронки в атмосферном слое).

Именно здесь и рождается энергетический сгусток, потом он превращается в свечение. Атомы, которые находились в возбужденном состоянии, постепенно успокаиваются. От частиц начинает исходить мягкое свечение.

Чаще всего явление характеризуется следующими параметрами:

  • Высота, на которой обычно происходит это столкновение – около сотни километров над поверхностью Земли.
  • Длительность свечения – от нескольких минут до суток. Яркость и продолжительность прямо зависит от активности небесного светила.
  • Обычно северное сияние это занавес, который состоит из лазурных полос и красно-розовых вкраплений. Оттенок свечения обусловлен высотой, на которой произошло столкновение частиц. Если явление находится на расстоянии сто пятьдесят километров выше уровня земли, то небосвод принимает алый оттенок. В случае, когда свечение располагается немного пониже этой отметки (до 120 километров), можно наблюдать лазурные цвета на ночном небе. Когда северное сияние природное явление находится в самом нижнем слое атмосферы, оно принимает фиолетово-лиловый оттенок. По статистике, чаще всего люди любуются желто-зеленым окрасом неба.
  • Простирается окрашенная полоса на полторы тысячи километров вдоль небесного свода, ширина – около 150 километров.
  • Сияние высвобождает гигантский объем энергии, который сопоставим с энергетическим выбросом во время землетрясения. Десять лет назад было зарегистрировано возмущение, во время которого высвободилось 5*1014 Дж.

Как появляется северное сияние: звуки

Полярное сияние может производить различные шумовые эффекты, к примеру, потрескивания, хлопки или короткие стреляющие звуки. Выяснилось это не так давно. В конце 2012 года финские ученые зафиксировали звуковые шумы во время авроры. Исследователи сделали вывод, что эти звуки аккумулировались на высоте семьдесят метров над поверхностью.

Услышать что-то во время наблюдения за авророй – огромная удача. Чаще всего звуки сияния заглушаются шумом окружающего мира.

Когда бывает северное сияние

Наблюдатели установили, что возникновение полярных сияний имеют циклический характер. Наиболее часто люди имеют возможность любоваться прекрасным зрелищем каждые одиннадцать лет. Последний такой пик был зафиксирован три года назад, а это значит, что следующий максимум придется на 2024 год.

Грандиозное событие чаще всего наблюдают в осенне-весенний период, а именно с октября месяца до начала следующего года. Пиком частотности является время, наиболее приближенное к осеннему и весеннему равноденствию.

Оптимальное время суток для наблюдений – ночь. Именно в ночное время ничего не будет отвлекать от созерцания невероятного свечения на небосводе. Идеально подходит для этого полночь на Севере.

Где бывает северное сияние

Понаблюдать за чудом природы можно вблизи магнитных полюсов нашей планеты. Важно помнить о том, что в городских условиях достаточно сложно разглядеть и оценить очарование полярного свечения. В мегаполисах это вовсе невозможно из-за ночного освещения улиц. Чтобы своими глазами встретиться с феноменом, придется за ним «поохотиться».

Красоту северного сияния где увидеть:

  • Для многих россиян проблематично добраться до северного или южного магнитного полюса. Но рассмотреть явление можно, не покидая пределов нашего государства. Необыкновенное северное сияние в России замечено в Мурманске и на Кольском полуострове.
  • Самое невероятное свечение наблюдается в высоких широтах – в северных канадских городах, в Дании, Норвегии, на Аляске, на острове Гренландия, в Скандинавии и Исландии. В городах Шотландии апрельскими ночами отлично видно, как по небу стелется светящаяся пелена.
  • Англичане и французы несколько раз в год могут стать свидетелями свечения. Особенно хорошо оно просматривается на европейской территории между Парижем и Лондоном.
  • Предугадать время возникновения на небесном своде северного сияния в Антарктиде в состоянии специальные космические станции. Они передают и обрабатывают данные об активности небесного светила.
  • Из космоса открывается завораживающее зрелище на полярное свечение. Но такая удача сопутствует космонавтам далеко не всегда. Чаще невозможно оценить прелесть явления из-за плотных слоев атмосферы.
  • Многих волнует вопрос, есть ли сияние на южном полюсе. Есть, ведь дело не в названии, а в расположении магнитных полюсов. Там его правильнее назвать южным сиянием.
  • На других планетах Солнечной системы также замечен этот природный феномен. Сатурн, Венера, Марс и Юпитер подвергаются бомбардировке солнечными частицами.

Несмотря на то, что природа возникновения полярного сияния давно объяснена научно, люди не перестают верить в то, что в этом явлении есть что-то магическое. Человек, хоть раз ставший свидетелем этого незабываемого зрелища, получит впечатления на всю оставшуюся жизнь.

Источник: //biosfera.space/np/severnoe-siyanie.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть