Северное сияние — интересные факты

Одно из удивительных и захватывающих явлений на Земле — это северное сияние. Это природное явление красивое – небо светится яркими цветами: зеленым, фиолетовым, красным. Представляем интересные факты о северном сиянии.

Как происходит?

Понятие «северное сияние» описывает только происходящее на Северном полюсе Земли. Само явление называется «полярное сияние». И оно происходит не только на нашей планете в Северном и Южном полушариях, но и на других планетах, обладающих магнитосферой. Солнечный ветер, а точнее его заряженные частицы, попадая в атмосферу около полюсов, взаимодействует с верхними слоями, от чего происходят красочные волны на небе. «Подгоняет» частицы к полюсам магнитное поле.

Заряженные частицы «летят» не как они захотят, а по линиям магнитного поля, поэтому северное сияние не озаряет небо как попало, а делает интересные вытянутые ленты. Так же верхняя часть сияния достаточно размытая, а нижняя наоборот, более плотная и яркая.

Цвета

Состав атмосферы Земли делает необыкновенную картину полярного сияния, которое кажется наблюдателю с Земли очень близким, но это не так. Основные компоненты атмосферы — азот (78%) и кислород (20%) — являются определяющими в том, какой цвет мы видим, как и высота, где частицы сталкиваются с атомами.

Частицы солнечного ветра стремятся к Земле, а это значит, что они с большей вероятностью столкнуться с атомами газа. При столкновении с частицами молекулы входят в возбужденное состояние, а вскоре, спустя доли секунд, происходит выделение энергии в виде кванта света. В термосфере планеты на высоте 200 – 400 километров может наблюдаться красное свечение, а на высоте 110 километров — зеленое, а ниже — фиолетовое или синее. Кстати, на высоте 643 километра было зафиксировано самое высокое северное сияние.

При возбужденном состоянии, в зависимости от полученной энергии, кислород дает зеленый (длина волн 558 нм) или красный (630 нм), а азот — синий или красный цвета. В более высоких разряженных слоях атмосферы атом кислорода может лететь дольше, не сталкиваясь с другими атомами, и больше испускать красный цвет. На более низких, там, где плотность воздуха намного больше, он сталкивается намного чаще и способен лишь испускать зеленый цвет.

Где и когда можно увидеть

Так как полярное сияние очень зависит от магнитного поля, то наблюдать его можно только на удалении 10-20 градусов от магнитного полюса (не путать с географическим полюсом). Этот регион называется авроральный овал, а диаметр его составляет около трёх тысяч километров. Стоит отметить, что, когда происходят магнитные бури, сияние перемещается на более дальние расстояния, например, в марте 2015 года его можно было наблюдать в Москве. Многие заблуждаются, что полярное сияние — ночное явление, оно может возникнуть в любое время суток, просто человеческий глаз не способен уловить свечение днем. Само явление можно наблюдать от 20 минут до нескольких дней.

Наиболее часто явление происходят в весенний и осенний период, но не стоит забывать, что при сильных магнитных бурях сияние может добраться даже до таких американских штатов, как Техас и Луизиана. Наибольшее количество северных зияний происходит в Гренландии и Аляске. Кстати, существуют тур-фирмы, которые организовывают путешествие в северные широты для наблюдения за северным сиянием.

Немного про магнитосферу Земли

Солнце испускает солнечный ветер — потоки разряженной горячей плазмы, которая образуется вследствие огромных температур коры звезды. Эта плазма летит с огромной скоростью во всех направлениях. Сама плазма состоит из положительных ионов и свободных электронов. При достижении нашей планеты плотность плазмы составляет приблизительно 5 ионов на один кубический сантиметр, а напряженность магнитного поля — от двух до пяти нТл. При магнитных бурях эти значения увеличиваются. Существует также межпланетное магнитное поле, которое находится на солнце в районе так называемых Солнечных пятен, которые более темные и где температура ниже, чем вокруг. Эти пятна формируют силовые линии по которым солнечный ветер выбрасывается в космос.

Повезло тем планетам, которые имеют свое мощное магнитное поле. Земля — одна из таких. Магнитное поле Земли помогает спастись от сильных солнечных ветров и бурь. Магнитосфера — некий пузырь, защитная маска, которую дает магнитное поле при приближении солнечного ветра. Форма у магнитосферы достаточно сложная. Сторона, которая ближе к светилу, имеет форму снаряда, радиус магнитосферы составляет около 70 тысяч километров (от центра Земли), а с «ночной» стороны — нечто напоминающее хвост, уходящей в космос – диаметром более 200 радиусов самой планеты. Ударная волна формируется на расстоянии 12 – 15 тысяч километров и некоторые потоки солнечного ветра «летят» по магнитным линиям к северному и южному полушариям, где сталкиваются с атомами и молекулами атмосферы. От этого и происходит полярное сияние.

Полярное сияние в Солнечной системе

Не только Земля может похвастаться полярными сияниями, но и Юпитер, Сатурн, Нептун, Уран, Марс и Венера. Хоть у сестры Земли и магнитное поле очень слабое, но порой бывают диффузные пятна. Хоть магнитного поля у Марса уже не существует, но у него есть магнитные полюса, остатки ранее существовавшего поля. Они достаточно сильны, распространяются на сотни километров, поэтому на планете наблюдаются полярные сияния. 14 августа 2004 года межпланетной станцией «Марс-экспресс» на Марсе были зафиксированы полярные сияния, диаметром около 30 километров.

Лучше всего изучены полярные сияния на Юпитере и Сатурне. Обе планеты обладают магнитным полем, в 10 раз более мощным, чем на Земле. Однако полярное сияние на Юпитере невозможно увидеть человеческим глазом, так как оно в ультрафиолетовым спектре, однако они наиболее яркие. А на Сатурне зафиксировано самое масштабное полярное сияние — высота «ленточек» была 1,2 тысячи километров.

Уран, планета, которая вращается на боку, тоже имеет свои сияния. Хоть планета очень далекая, но их можно увидеть с помощью мощного телескопа. Первые полярные сияния на Уране были сфотографированы телеском «Хаббл» в 2011 году. Сами сияния вращаются вместе с планетой. У восьмой планеты, Нептун, также есть полярные сияния, к тому же более мощные, чем земные. Они были зафиксированы Вояджером-2, когда тот пролетал мимо планеты.

История

Первое упоминание в письменных источниках было сделано еще в VI веке до нашей эры.

Александр Невский и его войско во время Ледового побоища увидели полярное сияние и расценили это, как добрый знак — воины с неба должны были им помочь.

А первый ученый, который начал изучать полярное сияние (тогда это свечение не называлось «полярным»), был Галилео Галилей, который подумал, что это свет, который переломляется в атмосфере Земли. Михаил Ломоносов первый предположил, что у явления электрический характер.

Наиболее масштабное полярное сияние на Земле было зафиксировано в конце августа – начале сентября в 1859 году. Это была геомагнитная буря, в результате которого северные сияния наблюдались по всему миру, даже над Карибскими островами. Над Скалистыми горами в США ночное небо было настолько ярким, что проснулись золотоискатели, которые начали готовить завтрак, думая, что наступило утро.