Северное сияние

Северное сияние Земля

Северное сияние (полярное) или аврора представляет собой естественное свечение, которое можно заметить в высоких широтах. Связано оно, в первую очередь, со столкновением между частицами, имеющими заряд, и атомами в верхних атмосферных слоях.

Общие сведения

Полярное сияние отличается уникальным принципом образования. Дело в том, что в магнитосфере присутствуют заряженные частицы, которые захватываются из солнечного ветра, а затем направляются земным магнитным полем в атмосферный слой. Большую часть сияний можно наблюдать только в определённых регионах, находящихся в 10-20 градусах от магнитного полюса. Когда проходят геомагнитные бури, эти зоны расширяются до низких показателей. Поэтому наблюдать данный феномен можно даже из Москвы.

Разновидности

Северное сияние может быть диффузным и точечным (дискретным):

  • диффузное напоминает безликое свечение в ночном небе, заметить которое невооружённым глазом проблематично;
  • точечное сияние может иметь абсолютно любую яркость, от едва заметной до внушительного показателя, что позволяет даже читать книги ночью.

Полярное северное сияние в России наблюдать не составит особого труда.

Анимация полярных сияний над обоими полюсами Земли
Анимация полярных сияний над обоими полюсами Земли

Причины образования

Полярное сияние даёт о себе знать в стратосфере неподалёку от магнитного полюса. Заметить его можно как зеленоватое свечение, иногда оно имеет примеси красного цвета. Точечные феномены нередко демонстрируют отдельные линии магнитного поля. Для них характерно изменение формы, которое длится от пары секунд до нескольких часов. Увидеть явление можно наряду с равноденствием.

Магнитное поле нашей планеты Земля и сияния тесно связаны между собой. Силами первого элемента происходит захватывание определённых частиц солнечного ветра. Многие из них имеют способность перемещения к полюсным частям, где и происходит их столкновение с атмосферой. В итоге возникают выбросы энергии, что провоцирует возникновение свечения в атмосферном слое.

Порядок и принцип возникновения

Северное сияние представляет собой результат освобождения фотонов, возникших в верхней области атмосферы Земли. Высота протекания этой реакции равна от 80 километров. Молекулы, относящиеся к азоту и кислороду, под влиянием солнечных частиц, которые заряжены, способны переходить в возбуждённое состояние. В результате происходит восстановление электрона, излучение светового кванта.

Цвет свечения может быть разным в зависимости от конкретной молекулы/атома:

  • зелёный оттенок образуется при действии кислорода, также он может быть коричневым, красным или комбинированным (всё зависит от объёма поглощённой энергии);
  • синий или красный оттенок формируется из-за воздействия азота.

Насколько важен кислород

Кислород представляет собой необычное вещество, способное возвращаться в своё основное состояние за доли секунды. Излучение им зелёного цвета длится порядка 2-х минут, после чего он превращается в красный тон. Если возникают столкновения с прочими атомными или молекулярными элементами, происходит поглощение энергии и профилактика светового излучения. В верхних атмосферных слоях содержание кислорода является максимально низким. И подобные ситуации возникают достаточно редко. Учащаются они по мере перемещения вглубь атмосферы.

Магнитосфера / солнечный ветер

Наша планета Земля постоянно погружается в потоки солнечного ветра. Он представляет собой разреженный плазменный поток, который испускается в различных направлениях и возникает вследствие влияния короны Солнца, а точнее – 2 000 000 градусов тепла. Скорость, с которой этот феномен достигает земной поверхности, составляет 400 километров в секунду. Магнитное поле образуется на Солнце, где присутствуют пятна. А по силовым линиям происходит простирание ветра.

Роль магнитосферы

Северное сияние – явление, которое способно формироваться в ходе влияния ветра Солнца и земного магнитного поля. Его силами создаётся препятствие на пути ветра, в итоге он отвлекается на расстояние порядка 70 000 километров. Это приводит к созданию ударной волны на дистанции от 12 до 15 тыс. км. Совместно с перпендикулярным столкновением с полем происходит перемещение некоторых потоков по направлению вверх и вниз. В итоге электроны из магнитосферы получают способность к ускорению, столкновению с атмосферными газами. Это и провоцирует свечение.

Каковы прогнозы северного сияния?

Полярное сияние распространяется в период пика активности Солнца в рамках 11-летнего периода. Также его можно наблюдать на протяжении трёх лет с момента его возникновения. Ось, по которой вращается Солнце, имеет наклон в 8 градусов. Силами ветра потоки плазмы выдуваются. Причём от полюсов происходит это быстрее, нежели от экватора. Как правило, средняя скорость частиц убывает каждые полгода.

Как объяснить природу возникновения

Северное сияние возникает необычно. Столкновения происходят между молекулами и атомами в рамках атмосферного слоя, а также между частицами с зарядом. Различия, которые можно наблюдать в цвете, связаны, в первую очередь, с конкретным типом сталкивающегося газового вещества. Самый распространённый оттенок – бледно-желто-зеленый. Он создаётся кислородными молекулами, которые находятся на высоте, равной 80 километров над Землёй. Некоторые сияния создаются кислородными атомами на высоте, равной около 300 километров. При влиянии азота появляется синий, пурпурный или красный оттенок.

Северное сияние на Аляске.JPG Северное сияние на Аляске
Северное сияние на Аляске.JPG
Северное сияние на Аляске

Солнечная активность и её воздействие

Полярное сияние тесно взаимосвязано с активностью Солнца. Впервые эта связь наблюдалась в 1880 году. С помощью исследований, проведённых в 1950 годах, можно получить информацию о том, что протоны и электроны захватываются земной магнитосферой и сталкиваются с газовыми элементами в атмосфере.

Температура, сформировавшаяся над солнечной поверхностью, равна порядка нескольких миллионов градусов по шкале Цельсия. В таких условиях столкновения, происходящие между ионными элементами, являются интенсивными. В итоге происходит вырывание свободных протонов и электронов.

В околоземной области частицы, которые получили заряд, серьёзно отклоняются земным магнитным полем. Оно является наиболее слабым в области полюсов. В связи с этим заряженные частицы оказываются в атмосфере и подвергаются столкновениям с газовыми частицами. Такие феномены приводят к излучению света. Это и есть полярное сияние.

Откуда можно проводить наблюдения?

Северное сияние можно увидеть в обоих полушариях. Оно представляет собой овал неправильной формы, центральная часть которого располагается над магнитным полюсом. Учёные получили сведения о том, что в львиной доле ситуаций данное явление на различных полюсах – это зеркальное отображение друг друга. Происходит оно с аналогичным цветом и формой.

Так как полярное сияние формируется неподалёку от магнитных полюсов, целесообразнее всего проводить наблюдения за северным кругом. Также объект может быть рассмотрен в южной части Исландии, Гренландии, Норвегии и в регионах, расположенных севернее по отношению к Сибири.

Что касается такого явления, как южное полярное сияние, оно традиционно сосредоточено в области кольца, находящегося вокруг Антарктиды и южной области Индийского океана. Наиболее благоприятными местами для наблюдения являются области, которым удалось избежать так называемого светового загрязнения.

Аврора в окрестностях Анкориджа
Аврора в окрестностях Анкориджа

Когда лучше всего проводить наблюдения

Северное сияние можно наблюдать далеко не всегда. Для этого процесса нужно выбирать специальный отрезок времени. Силами учёных было сделано открытие о том, что полярные сияния носят циклический характер и достигают своего пикового значения каждые 11 лет. Прошлая такая фаза пришла в 2013 году. Зимнее время на севере является наиболее благоприятным для изучения слабого свечения атмосферы. Световой день является коротким, а ночи – длинными и без облаков. Поэтому открываются новые возможности для организации наблюдения.

Звуки, которые генерирует сияние

Северное сияние порой может генерировать всевозможные шумы наподобие хлопков, треска и звуков статического происхождения. Все они традиционно считаются короткими и незначительными. На протяжении продолжительного времени учёным приходилось сомневаться в данном явлении, поскольку зафиксировать их было проблематично. Более того, высокое расположение Авроры препятствует её слышимости на Земле.

Тем не менее, одно финское исследование позволило получить информацию о том, что эти шумовые эффекты пребывают в полной корреляции с таким явлением, как полярное сияние. Учёные убеждены, что эти звуки возникли на высоте, равной порядка 70 метров. Случилось это в ходе взаимодействия частиц Солнца и газов. Учёные из Аляски утверждают, что звуки, которые издаются этими феноменами, крайне редки.

Из каких стран можно наблюдать

Северное сияние обычно встречается в наиболее высоких широтах. Поэтому смотреть за ним не составит труда в Канаде, Аляске, Гренландии, Исландии. Также его не составит труда увидеть из стран Скандинавии. Самый доступный по цене способ наблюдения за данным явлением – отправление в Мурманск.

Часто задаваемые вопросы

Что это такое? Какова природа северного сияния?
Данный феномен представляет собой свечение, присутствующее в верхних атмосферных слоях Земли. Формируется этот процесс из-за соударения заряженных элементов с газами в атмосферном слое. Своё название явление получило по той причине, что находится в Северном полушарии.

По какой причине оно возникает?
Связано это с тем, что в ходе взаимного действия заряженных элементов и кислородных/азотистых атомов последние обретают возбуждённую форму и испускают кванты света.

В какое время года происходит явление?
Когда можно увидеть северное сияние? Всё достаточно просто. Обнаружить его не составит труда во время магнитных бурь, которые имеют особую силу. Следить за ними можно исключительно в том случае, если постоянно получать информацию о космической погоде, и в тёмное время суток, это обычно осень и зима.

Когда можно увидеть северное сияние?
Наиболее благоприятный отрезок времени для наблюдения за ним – пик 11-летнего цикла солнца. А также проводить наблюдения можно на протяжении 2-3 лет после него. Обнаружить такое явление в дневное время невозможно, т. к. светом Солнца практически полностью забивается слабое атмосферное сечение.

Является ли СС идентичным на северном и южном полюсе?
По факту данное явление одинаково для обоих полюсов. Оно является повторяющим по форме, цвету и длительности. Однако учёными было выявлено, что на разных полюсах наблюдаются незначительные различия.

Можно ли обнаружить ПС из космического пространства?
Да, сделать это можно без особых проблем. Ведь учёные в один голос заявляют, что можно без труда увидеть северное сияние из космоса. С орбиты даже неопытный наблюдатель сможет увидеть овал, который создаётся в области магнитных планетных полюсов.
Так как северное сияние из космоса наблюдать не составляет особого труда. Более того, оно является заметным с поверхностей других планет.

В каких местах мира можно наблюдать этот феномен?
Отвечая на вопрос, где северное сияние, можно сделать вывод о том, что его можно без труда увидеть в любых местах, которые располагаются максимально приближено к северному и южному полюсу. Чем ближе это происходит, тем ярче, и выше объект будет находиться над головой. Есть несколько стран, из которых можно увидеть СС:

  • Исландия;
  • Россия;
  • Дания;
  • Норвегия;
  • Канада.

В России можно тоже рассмотреть СС. Для этого достаточно съездить в Мурманск.

По какой причине рассматриваемое явление называют Авророй?
Потому что она и представляет собой полярное сияние. А поскольку место, в котором мы живём, располагается в области Северного полушария, для нас оно видится как северная аврора.

О прогнозах

Прогноз северного сияния позволяет получить информацию о возможном времени и месте его протекания. Это позволяет проводить всевозможные наблюдения не только обывателям, но и специалистам в сфере астрономии. Для решения данной задачи используются всевозможные спутники. Они регулярно исследуют космическое пространства на предмет предвестников появления СС, а затем передают информацию на Землю, сообщая, в какой точке и в какой отрезок времени будет наблюдаться очередное явление.

Прогноз северного сияния можно получить с помощью специального приложения, которое транслирует информацию и обновляет её на регулярной основе. Степень активности феномена определяется в баллах, от 1 до 9 единиц. Чем выше этот показатель, тем ярче сияние, и тем дальше оно распространяется в южную сторону. В интернете есть специализированные web-ресурсы, которые прогнозируют данное явление. На них можно посмотреть текущее значение, а также получить краткосрочный прогноз на пару часов или долгосрочное «предсказание» на несколько дней.

Таким образом, несмотря на относительную изученность, СС вызывает большое количество вопросов. Поэтому учёные продолжают наблюдать за ним и получать всё больше новых данных.

Оцените статью
Добавить комментарий