Свет авроры: откуда берётся полярное сияние и почему оно зелёное

на главную

Свет авроры:

откуда берётся полярное сияние и почему оно зелёное

Северное сияние
Северное сияние, или, если называть его научным языком, полярное сияние (Aurora Borealis), — одно из самых красивых небесных явлений, но какова природа огней в ночном небе?

Всё дело в Солнце.

С поверхности Солнца, из центра нашей планетарной системы, постоянно дует солнечный ветер и иногда там же происходят солнечные вспышки, которые приводят к выбросу заряженной плазмы. За два дня эта плазма преодолевает расстояние от Солнца до Земли, попадает в магнитосферу нашей планеты и скапливается в токовом слое.

Если на поверхности нашей звезды происходит геомагнитная буря, то, долетая до нас, она влияет на магнитные линии Земли, которые друг с другом переплетаются, и уже заряженные частицы попадают в приполярные регионы. Вот тогда и начинается игра красок.

Северное сияние
Северное сияние, или, если называть его научным языком, полярное сияние (Aurora Borealis), — одно из самых красивых небесных явлений, но какова природа огней в ночном небе?

Всё дело в Солнце.

С поверхности Солнца, из центра нашей планетарной системы, постоянно дует солнечный ветер и иногда там же происходят солнечные вспышки, которые приводят к выбросу заряженной плазмы. За два дня эта плазма преодолевает расстояние от Солнца до Земли, попадает в магнитосферу нашей планеты и скапливается в токовом слое.

Если на поверхности нашей звезды происходит геомагнитная буря, то, долетая до нас, она влияет на магнитные линии Земли, которые друг с другом переплетаются, и уже заряженные частицы попадают в приполярные регионы. Вот тогда и начинается игра красок.

Молекулярная палитра
Когда заряженные частицы попадают в верхние слои атмосферы, то сталкиваются с атомами кислорода и азота, что заставляет их светиться.

Самый распространённый цвет, который мы видим, когда загорается полярное сияние, — зелёный. Дело в том, что максимум чувствительности человеческого глаза приходится на зелёную область спектра: так распорядилась эволюция.

Само свечение происходит на высоте всего 100 км. Если же оно выше 100 км, то мы можем наблюдать красные оттенки. Это, конечно, тоже кислород, но светится по-другому. Когда заряженные частицы доходят до более высоких слоёв атмосферы, то свечение может быть даже фиолетовым — это реакция молекулярного азота.

В зависимости от того, какой мощности облака плазмы прилетают в земную магнитосферу, случаются разной мощности магнитные бури, которые измеряются Kр-индексом. Он колеблется от 0 до 9, где 0 означает отсутствие геомагнитной активности, а 9 означает экстремальный геомагнитный шторм.

Молекулярная палитра
Когда заряженные частицы попадают в верхние слои атмосферы, то сталкиваются с атомами кислорода и азота, что заставляет их светиться.

Самый распространённый цвет, который мы видим, когда загорается полярное сияние, — зелёный. Дело в том, что максимум чувствительности человеческого глаза приходится на зелёную область спектра: так распорядилась эволюция.

Само свечение происходит на высоте всего 100 км. Если же оно выше 100 км, то мы можем наблюдать красные оттенки. Это, конечно, тоже кислород, но светится по-другому. Когда заряженные частицы доходят до более высоких слоёв атмосферы, то свечение может быть даже фиолетовым — это реакция молекулярного азота.

В зависимости от того, какой мощности облака плазмы прилетают в земную магнитосферу, случаются разной мощности магнитные бури, которые измеряются Kр-индексом. Он колеблется от 0 до 9, где 0 означает отсутствие геомагнитной активности, а 9 означает экстремальный геомагнитный шторм.

При значении Kр-индекса:

от 0 до 3 — сияние можно наблюдать только на Крайнем Севере;
от 4 до 5 — его видно в Карелии;
от 6 — видно на широте Ленинградской области;
от 7 — можно наблюдать на широте Москвы и других крупных городов РФ;
от 8 и выше — сияние можно увидеть и в южных регионах, такое происходит примерно раз в 10 лет.

В поисках небесных огней
Увидеть полярное сияние можно на обоих полюсах планеты, но территории вокруг Северного полюса более заселены — это Россия, Норвегия, Швеция, Финляндия, Соединённые Штаты Америки (штат Аляска), Дания (остров Гренландия) и Исландия.

Традиционным сезоном «ловли» авроры считается период между осенним и весенним равноденствием — с 21 сентября по 21 марта. В это время в северных широтах очень рано темнеет.

Южное сияние (Aurora Australis) можно увидеть с середины марта по середину сентября, когда в Южном полушарии климатическая зима. Его регулярно наблюдают жители Австралии, в окрестностях Снежных гор и пика Костюшко, на острове Тасмания, вдоль побережья Южного океана, а также «жители» самого холодного континента — Антарктиды.

Конечно, огни в небе можно увидеть и с борта корабля, но из-за качки в океане сделать фото почти невозможно.

Но, пожалуй, есть ещё одно место для наблюдений, правда, находится оно не на Земле, а в космосе, — из иллюминатора орбитальной станции. Многие астронавты снимали полярные сияния с высоты более 400 км, и, что важно, там рассмотреть световые столбы не мешают ни солнце, ни облака, ни искажающее влияние нижних слоёв атмосферы.

В поисках небесных огней
Увидеть полярное сияние можно на обоих полюсах планеты, но территории вокруг Северного полюса более заселены — это Россия, Норвегия, Швеция, Финляндия, Соединённые Штаты Америки (штат Аляска), Дания (остров Гренландия) и Исландия.

Традиционным сезоном «ловли» авроры считается период между осенним и весенним равноденствием — с 21 сентября по 21 марта. В это время в северных широтах очень рано темнеет.

Южное сияние (Aurora Australis) можно увидеть с середины марта по середину сентября, когда в Южном полушарии климатическая зима. Его регулярно наблюдают жители Австралии, в окрестностях Снежных гор и пика Костюшко, на острове Тасмания, вдоль побережья Южного океана, а также «жители» самого холодного континента — Антарктиды.

Конечно, огни в небе можно увидеть и с борта корабля, но из-за качки в океане сделать фото почти невозможно.

Но, пожалуй, есть ещё одно место для наблюдений, правда, находится оно не на Земле, а в космосе, — из иллюминатора орбитальной станции. Многие астронавты снимали полярные сияния с высоты более 400 км, и, что важно, там рассмотреть световые столбы не мешают ни солнце, ни облака, ни искажающее влияние нижних слоёв атмосферы.

Эволюция против физики
Часто, когда человек впервые видит полярное сияние, ему кажется, что свечение сероватое и совсем не такое яркое, как на фотографиях. Но есть вполне логичное объяснение — просто человеческое зрение не предназначено для ночного видения.

В сетчатке глаза есть палочки и колбочки, они являются чувствительными рецепторами и преображают световое раздражение в нервное или преобразуют свет в электрические импульсы, которые по зрительному нерву поступают в мозг. Палочки ответственны за восприятие в условиях пониженного освещения (отвечают за ночное зрение), колбочки — за остроту зрения и цветовосприятие (дневное зрение).

Эволюция против физики
Часто, когда человек впервые видит полярное сияние, ему кажется, что свечение сероватое и совсем не такое яркое, как на фотографиях. Но есть вполне логичное объяснение — просто человеческое зрение не предназначено для ночного видения.

В сетчатке глаза есть палочки и колбочки, они являются чувствительными рецепторами и преображают световое раздражение в нервное или преобразуют свет в электрические импульсы, которые по зрительному нерву поступают в мозг. Палочки ответственны за восприятие в условиях пониженного освещения (отвечают за ночное зрение), колбочки — за остроту зрения и цветовосприятие (дневное зрение).

Таким образом, если человек смотрит на сияние в ночном небе, то сначала он видит серое, потом зелёное свечение, и если вспышка на Солнце была довольно сильная, то и фиолетовые, и красные оттенки. Но даже если вам повезёт и свечение будет достаточно ярким, увиденное всё равно будет отличаться от того, что нам показывают профессиональные фотографы — почти все свои снимки они делают на длинной выдержке, поэтому кадры кажутся насыщенными.

Внеземное полярное сияние
В Солнечной системе есть и другие планеты, где можно наблюдать полярное сияние, одна из них — Юпитер.

Свечение на газовом гиганте было открыто ещё в 1979 году, но пока так и не установлена истинная причина явления. В отличие от земного явления, которое появляется в периоды повышенной солнечной активности, полярные сияния Юпитера горят постоянно, хотя их интенсивность меняется изо дня в день. И это очень странно, ведь Юпитер намного дальше от Солнца, а значит, и магнитные бури, идущие от звезды, не должны так интенсивно влиять на планету.

Существует теория, что огни там возникают не только из-за солнечного ветра, как у нас, но и из-за потоков частиц, выбрасываемых спутниками планеты: Ио, Ганимедом и Европой. На них также можно наблюдать полярные сияния.

Внеземное полярное сияние
В Солнечной системе есть и другие планеты, где можно наблюдать полярное сияние, одна из них — Юпитер.

Свечение на газовом гиганте было открыто ещё в 1979 году, но пока так и не установлена истинная причина явления. В отличие от земного явления, которое появляется в периоды повышенной солнечной активности, полярные сияния Юпитера горят постоянно, хотя их интенсивность меняется изо дня в день. И это очень странно, ведь Юпитер намного дальше от Солнца, а значит, и магнитные бури, идущие от звезды, не должны так интенсивно влиять на планету.

Существует теория, что огни там возникают не только из-за солнечного ветра, как у нас, но и из-за потоков частиц, выбрасываемых спутниками планеты: Ио, Ганимедом и Европой. На них также можно наблюдать полярные сияния.

Своя аврора есть и у Сатурна, горит она на высоте 1200 км от поверхности планеты. Природа явления там такая же, как и у его соседа Юпитера, — взаимодействие солнечного ветра и магнитных полей.

Заряженные частицы, захваченные магнитосферой, двигаются вдоль силовых линий магнитного поля, достигают полюсов и проникают в более глубокие и плотные слои атмосферы. А там они сталкиваются с молекулами и атомами газов, передавая им энергию. Возбуждённые молекулы переизлучают её в виде квантов света, которые наблюдаются только в ультрафиолетовом диапазоне.

Своя аврора есть и у Сатурна, горит она на высоте 1200 км от поверхности планеты. Природа явления там такая же, как и у его соседа Юпитера, — взаимодействие солнечного ветра и магнитных полей.

Заряженные частицы, захваченные магнитосферой, двигаются вдоль силовых линий магнитного поля, достигают полюсов и проникают в более глубокие и плотные слои атмосферы. А там они сталкиваются с молекулами и атомами газов, передавая им энергию. Возбуждённые молекулы переизлучают её в виде квантов света, которые наблюдаются только в ультрафиолетовом диапазоне.

Редактор: Екатерина Сытина

Дизайнеры: Анастасия Кончаковская, Елена Лебедева