Что такое северное сияние?

Северное сияние Это действительно сверкающее многоцветное сияние на небе. Типичное северное сияние выглядит как сияющая занавеска, переливающаяся сине - зелеными огнями с вкраплениями розового и красного. Эти цветные лен ты имеют ширину до 160 километров, а длину до 1600 километров. Танцующее в темном небе, как языки пламени, северное сияние — завораживающее и чарующее зрелище. Северное сияние происходит на Земле. Но вызвано оно процессами, происходящими на Солнце. Вот как это получается. Солнце — это раскаленный газовый шар, состоящий из атомов водорода и гелия. В ядре этих атомов находятся частицы, которые называются протонами. Вокруг протонов вращаются другие частицы. Они называются электронами. Протоны несут единичный положительный заряд, электроны — отрицательный. Облако сверх горячего газа, окутывающее Солнце (солнечная корона), постоянно выбрасывает в пространство во всех направлениях частицы и осколки атомов. Эти кусочки летят в космосе со скоростью 960 километров в секунду. Такие потоки называются солнечным ветром. Иногда корона буквально взрывается вихрем частиц, добавляя новые раскаленные порции к солнечному ветру.

На Северном полюсе северное сияние бывает почти каждую ночь Когда солнечный ветер достигает Земли, его частицы попадают в ее магнитное поле. Силовые линии этого магнитного поля проходят в космическом пространстве, а сходятся у Северного и Южного полюсов Земли. Короче, Земля — это гигантский магнит. Магнетизм Земли обусловлен, как полагают, электрическими токами, индуцированными вращением железного ядра Земли. Чтобы посмотреть, как действует магнит, положите на него лист картона и насыпьте сверху железные опилки или мелкие гвоздики. Опилки или гвозди расположатся по кривым линиям, совпадающим с силовыми линиями магнитного поля. Магнитное притяжение Земли как бы засасывает пролетающие мимо нее заряженные частицы. Эти притянутые частицы движутся в виде длинных «лучей» вдоль силовых линий магнитного поля, которые уходят под землю в области магнитных полюсов. Эти полюса находятся вблизи Северного и Южного полюсов Земли, хотя и не совпадают с ними. Летящие вдоль силовых невидимых линий частицы «бесцеремонно затаскиваются» в атмосферу вблизи полюсов. И тут - то все начинается. Земля — не единственная планета, где бывает северное сияние. На Юпитере небеса в районе Северного полюса полыхают еще грандиознее Атмосфера нашей матери Земли состоит в основном из азота и кислорода. Когда электроны и протоны, выброшенные с Солнца, вторгаются в атмосферу, они неизбежно сталкиваются с молекулами этих газов. При столкновении некоторые из атомов теряют часть своих электронов, другие — «возбуждаются», получая дополнительную энергию. Когда атом «успокаивается» после столь бурной атаки, то есть возвращается в нормальное энергетическое состояние, он испускает световой фотон. Молекулы азота при столкновении обычно теряют электроны. При этом излучается синий и фиолетовый свет. Если же молекула азота возбуждается без потери электрона, то происходит испускание лучей красной части спектра. Когда солнечный ветер сталкивается с молекулами кислорода, потери электронов никогда не происходит. Молекула возбуждается, а затем испускает кванты зеленого и красного света. Заряженные частицы Солнца заставляют воздух земной атмосферы переливаться разными цветами это и есть северное сияние На Северном полюсе северное сияние бывает почти каждую ночь, в Скандинавии и Северной Америке — от 20 до 200 раз в году. Пять — десять раз в году северное сияние бывает на широтах Парижа и Лондона. Один раз северное сияние наблюдали даже в Мехико.

Почему возникает Северное сияние?

Северное сияние – одно из самых потрясающих природных явлений, равных по красоте которому просто нет! Долгие годы ответить на вопрос «Почему возникает северное сияние?» никто не мог, но разгадать эту тайну удалось Михаилу Ломоносову. Именно этот выдающийся учёный первым предположил, что природа этого явления электрическая. Чтобы доказать это предположение, учёные заполнили несколько колб следующими газами: азотом, водородом, неоном, аргоном и рядом других разреженных газов. После, через эти газы был пропущен электрический ток, и каждый из них засветился своим, уникальным цветом.

Так почему возникает северное сияние? Первоначально, на Солнце должен произойти взрыв, после чего в ионосферу Земли попадают заряженные частицы (корпускулы). Здесь, они сталкиваются с частичками разряженных газов, заставляя их светиться. Северное сияние возникает на высоте 80 – 1000 км. и длится от одного часа до суток. Причём, чем выше активность Солнца, тем интенсивнее и дольше будет Северное сияние на Земле. Обычно, Северное сияние окрашивает небо, словно закат, но иногда возникает в виде спиралей или дуг. Эти цветные ленты имеют ширину до 160 км, и длину примерно 1500 км.

У северного сияния много цветов. Его цвет зависит от того, с частицами какого газа произошло взаимодействие солнечного ветра, вернее, в каком слое атмосферы Земли произошло столкновение. Если слой выше 150 км, то цвет северного сияния будет красным, 120-150 км. – жёлто – зелёным и если ниже 120 км. то фиолетово – синим. Самым частым является бледно – зелёное северное сияние.

Чтобы увидеть Северное сияние во всей его красе, нужно выбрать период наивысшей активности Солнца. К тому же, это должна быть морозная, ясная ночь, и лучше, если Вы будите вдали от городских огней. Чаще всего Северное сияние появляется в период с октября по январь. Ещё одна помеха для наблюдения Северного сияния – полная луна.

Не во всех уголках мира можно увидеть это уникальное явление, а только вблизи магнитных полюсов. Это объясняется тем, что геомагнитное поле Земли отклоняет большую часть потока заряженных частиц, идущих от Солнца, и лишь некоторые всё же попадают в атмосферу Земли, но только над полюсами. Северное сияние открывается жителям и гостям Норвегии, Швеции (Курина), Финляндии (северная её часть), Исландии, Канады (Великие озёра в Онтарио), России (Кольский полуостров).

С Северным сиянием связанно множество мифов и легенд. Наши предки, не понимая природы некоторых явлений, связывали их с чем-то мифическим, порой божественным. Так, эскимосы считали, что огни в небе были душами китов, тюленей, а индийцы Канады полагали, что это искры огромного костра, который в небе зажигал «Большой дух».

С Северным сиянием связано ещё немало загадок и тайн. Сейчас учёные пытаются разобраться, сопровождается ли северное сияние звуковым эффектом? В этом вопросе их мнения расходятся.

На северное сияние люди обращали свое пристальное внимание еще в глубокой древности. Например, старинные финские легенды гласят о том, что это лисы на сопках охотятся и чешут бока о скалы так,  что искры летят на небо, образуя северное сияние. В эскимосских и индийских легендах  северное сияние  есть не что иное, как  духи животных, танцующих в небе, или духи павших врагов, которые хотят восстать. Еще всполохи холодного огня в небе в древние времена считались словами богов, их огненным и прекрасным танцем в холодном северном небе.

Изначально появление северного сияния связывали с катастрофами и войнами, смертью и болезнями. Все это было в более южных широтах, где северное сияние – очень редкое, а посему и удивительное явление.

На севере же, где это явление такое же обычное, как и наступление дня, люди перестали объяснять его сверхъестественными причинами и приписывали ему вполне рациональное объяснение.  Например, они стали предполагать, что северное сияние есть не что иное, как отражение далеких солнечных лучей от водной глади северного моря. Или что это лед за день накапливает солнечный свет, а потом излучает его в виде северного сияния ночью.

Интересен тот факт, что полярное (оно же северное) сияние наблюдалось не только в северном, но и в южном полушарии за полярным кругом. А известный первооткрыватель Джеймс Кук уже в конце 18-го века занимался его исследованием. Он дал описание сияний южного полушария и заметил, что и на севере и на юге в высоких широтах оно возникает одновременно.

Каковы же причины северного сияния?

Все достаточно просто.  Ни для кого не секрет, что наша планета есть не что иное как большой магнит. У любого магнита есть силовые линии, которые направлены из северного полюса к южному.  Такие линии Земли называют геомагнитными, и они образуют геомагнитный слой. Есть еще околоземный слой, который ученые называют плазменным.  Плазменный слой, проецируясь на геомагнитный слой Земли,  образует кольца, которые окружают северный и южный полюса (авроральные овалы). И в этих самых местах частицы плазменного слоя атакуют геомагнитный слой. При столкновении частиц происходит выход энергии в виде вспышки. Множество таких вспышек и образует северное сияние!

Кстати ученые установили, что большую роль в таких высыпаниях играет ориентация межпланетного магнитного поля и величина давления плазмы солнечного ветра.

Теперь поговорим о цвете полярного сияния. Наиболее распространенный цвет – бледно зеленый. Он возникает в результате столкновения электронов с атомами кислорода.  Так же такое столкновение может дать и алое свечение. Инфракрасное и фиолетовое излучение получается в результате столкновения электронов с атомами азота.

Поскольку ионизация частиц максимально проявляется к концу пути, поэтому нижняя граница северного сияния резкая, а верхняя  — плавная и размытая.

Яркие вспышки северного сияния чаще всего появляются спустя пару дней после солнечных вспышек, которые и насыщают плазменный слой частицами,  бомбящими геомагнитный слой.

Северные сияния происходят очень высоко. Так высоко, что ни один самый мощный реактивный самолет не может до них добраться. Нижний край находится на высоте не менее 60 км, в то время как верхний возвышается на   960 километров над уровнем планеты.

Как же можно наблюдать северное сияние? Наблюдать это удивительное явление можно только ночью, так как солнечный свет затмевает свечение сияние. Также наблюдению мешают облака, так как сияние располагается на гораздо больших высотах, чем те, на которых образуются облака. Таким образом наблюдать сияние можно лишь в высоких широтам в ясную, лучше даже безлунную ночь. И это не говоря уже обо всех естественных препятствий вроде домов, гор и деревьев, закрывающих обзор.

Весной и осенью северные сияния возникают заметно чаще, чем зимой и летом. Пик частотности приходится на периоды, ближайшие к весеннему и осеннему равноденствиям. Во время полярного сияния за короткое время выделяется огромное количество энергии.

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. Чаще всего полярные сияния похожи на облака. Так же можно наблюдать их в виде лент, пятен, всполохов холодного огня и волнообразных завихрений. Очень интересно, что сияние не стоит на месте, а постоянно движется, меня свое местоположение и форму. В северном полушарии полярное сияние распространяется на запад, оно движется со скоростью около 1 км/с.

Кстати, ученым удалось искусственно создать северное сияние. Было выбраны две точки на поверхности планеты в северном и южном полушариях – на одной линии геомагнитного поля. И ученые запустили ракету с острова Кергелен, в которой находился ускоритель частиц, создающий поток заряженных электронов и протонов на определенной высоте. Эксперимент удался, ученым удалось искусственно вызвать северное сияние. Правда, облака помешали наблюдать его на Земле, но космические станции зафиксировали все параметры его появления.

Интересно так же, что северное сияние наблюдается и на других планетах Солнечной системы (в основном это планеты-гиганты) и с помощью внеатмосферных телескопов (космический телескоп «Хаббл») получены достаточно чёткие изображения полярных сияний этих планет.

Упоминания о полярных сияниях можно найти в трудах Аристотеля, Плиния, Сенеки и других древних философов.Долгое время полярные сияния рассматривали как предвестники катастроф - эпидемий, голода и войн. Например, это явление связали с падением Иерусалима и смертью Юлия Цезаря. Во всяком случае в этом видели проявление гнева богов или других сверхъестественных сил.Люди, проживающие в местах, где полярное сияние не редкость, старались объяснить его появление естественным путем. Например, высказывались предположения о том, что это отражение солнечного света от морской поверхности или излучение солнечных лучей, накопленных за день в толще льда. Поразительное явление свечения, наблюдаемое на небе, чаще всего в полярных областях. В Северном полушарии его называют северным сиянием, а в высоких широтах Южного полушария – южным. Природа и происхождение полярных сияний – предмет интенсивных исследований, и в этой связи были разработаны многочисленные теории.  Кстати, южное сияние можно наблюдать далеко на севере, например, в Брисбене (Австралия), а северное – даже в Афинах (Греция).   На русском Севере полярные сияния называли пазорями или сполохами. Первое из этих слов указывает на сходство рассматриваемого явления с зорями, а второе происходит от слова "полошить", то есть тревожить, беспокоить, поднимать тревогу. Действительно, во время полярных сияний небо может стать красным, как на пожаре. Известны случаи, когда полярное сияние красного цвета принимали за зарево пожара и пожарные команды выезжали к огромному зареву в северной части горизонта.

Увидев картинки в интернете, я не осталась равнодушной и захотела побольше узнать о природе этого физического явления.  Что же я выяснила? Оказывается всему причиной является Солнце. Но не только оно.  Поверхность Солнца очень изменчива. Иногда там происходят мощные взрывы, и в сторону Земли с огромной скоростью направляются частички солнечного вещества. Они достигают нашей планеты примерно через 30 часов.

Магнитное поле Земли отклоняет эти частички к полюсам, где они вызывают обширные магнитные бури. Под действием протонов и электронов, проникающих в ионосферу из космоса, начинается свечение разреженных слоев атмосферы на высоте 80-1000 км. Небо от края до края расцвечивается цветными или бело-зелеными узорами: дугами, лентами, коронами, пятнами. Полярное сияние – одно из наиболее впечатляющих небесных явлений, красочное свечение, появляющееся в ночном небе. Его формы и цвета быстро меняются. Полярные сияния происходят в интервалах высот 90—100 и 400– 1000 километров. Наблюдать их можно главным образом в высоких широтах, то есть в полярных областях.