Все, что вы хотели знать о полярных сияниях, но боялись спросить. Что такое полярное сияние, где его найти и как не пропустить

Полярное сияние возникает благодаря солнечному ветру: протоны и электроны, которые родились на Солнце, преодолевают путь в 150 000 000 км и попадают в верхние слои атмосферы Земли. Там они, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля планеты, переносятся в сторону полюсов. Когда эти частицы опускаются до высоты 400—100 км над уровнем моря, они начинают взаимодействовать с атомами азота и кислорода, возбуждая их. Для того чтобы вернуться в первоначальное состояние, атомы излучают энергию в виде квантов света в ультрафиолетовом, инфракрасном и видимом свете. Спектр излучения веществ в атмосфере определяет цвет полярных сияний: например, за зеленый цвет отвечает кислород, а за фиолетовый — азот.

Спектр излучения полярного сияния. Изображение: www.atoptics.co.uk, перевод: «Чердак» Спектр излучения полярного сияния. Изображение: www.atoptics.co.uk, перевод: «Чердак»

Некоторые наблюдатели отмечают, что интенсивные полярные сияния сопровождаются свистящими звуками и легким треском. И действительно, ученым из финского института Аальто в 2012 году удалось зарегистрировать легкие хлопки во время свечения атмосферы, однако они не поспешили однозначно связывать записанные звуки с сиянием.

Полярное сияние многие называют северным, и это не ошибка, а частный случай явления. Свечение атмосферы чаще всего наблюдают именно на севере России, Норвегии или Канады, а увидеть его на юге гораздо сложнее, потому что суши на нужных широтах Южного полушария не так уж много.

А вот на самих полюсах северного сияния не видно. Сияния наблюдаются на территориях так называемой авроральной зоны. Она имеет форму колец, смещенных на ночную сторону Земли, с центрами в магнитных полюсах планеты. Они не совпадают с географическими: так, северный магнитный полюс с начала XVII века находится на севере Канады и движется в сторону России.

Перемещение северного магнитного полюса Земли с начала XVII века. Красные точки — наблюдавшиеся положения, синие — расчетные положения. Изображение: Cavit / Wikimedia Commons Перемещение северного магнитного полюса Земли с начала XVII века. Красные точки — наблюдавшиеся положения, синие — расчетные положения. Изображение: Cavit / Wikimedia Commons

Интенсивность полярных сияний сильно зависит от солнечной активности, которая, в свою очередь, не постоянна, а циклически меняется. Обычно кульминация приходится на окончание 11-летнего солнечного цикла. Именно тогда и наблюдаются самые эффектные зрелища.

Многие знают, что полярное сияние Земли видно даже из космоса, и притом лучше, чем с поверхности планеты, так как наблюдателю не мешают ни солнце, ни облака, ни искажающее влияние нижних слоев атмосферы. Вот так выглядит аврора с борта МКС:

Но Земля — не единственная планета Солнечной системы, которой повезло приютить полярные сияния. Магнитные поля планет-гигантов мощнее земного, и сияния там интенсивнее. Однако, если планета обращена к земному наблюдателю освещенной стороной, свечение атмосферы будет теряться в рассеянном солнечном свете. Тем не менее с помощью космических телескопов ученым удается получить достаточно четкие изображения полярных сияний на других планетах. Так, в середине прошлого года NASA опубликовало съемку полярных сияний на Юпитере с телескопа «Хаббл». Размер авроральной зоны на снимках втрое превышает диаметр Земли.

Полярное сияние на Юпитере. Видео: NASA, ESA, J. Nichols (University of Leicester), and G. Bacon (STScI)

Так или иначе, полярные сияния были зафиксированы у всех газовых гигантов. А вот среди планет земной группы не повезло только Меркурию: из-за своей близости к Солнцу он лишился атмосферы и заряженным частицам не с чем взаимодействовать. Венера и Марс не имеют глобального магнитного поля, однако локальные сияния наблюдаются и там. Более того, недавно ученым удалось обнаружить экзопланету LSR J1835+3259, на которой, предположительно, появляются ярко-красные сияния.

Как сделать

Полярное сияние можно вызвать и искусственным путем. Так, например, в 1975 году Советский Союз и Франция провели эксперимент под названием ARAKS (Artificial Radiation and Auroral Kerguelen — Soviet Union). С архипелага Кергелен в Индийском океане ученые запустили ускоритель частиц, который на высоте нескольких сотен километров испускал электроны. Двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля Земли, эти электроны попали в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Архангельской областью. Погода не позволила наблюдать явление с поверхности Земли, но оно было зарегистрировано приборами.

Полярные сияния можно смоделировать даже в небольшой лаборатории. Французские ученые создали специальное устройство, которое имитирует условия в атмосфере Земли на высоте 80 километров — магнитные поля, потоки заряженных частиц, радиационные пояса и бедный кислородом разреженный воздух. С помощью установки можно воссоздать сияния, возникающие не только в атмосфере Земли, но и в атмосферах других планет.

Лабораторная модель полярных сияний. Фото: David Monniaux / Université Paris-Sud Лабораторная модель полярных сияний. Фото: David Monniaux / Université Paris-Sud

Как не пропустить

Чтобы оценить вероятность возникновения сияний, используют несколько индексов и параметров. В первую очередь, это K-индекс — отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трехчасового интервала. Его измеряют на 13 специальных геомагнитных обсерваториях, из которых ближайшая к Европейской части России находится в Швеции. Индекс принимает значения от 0 до 9, где 0 — минимальная солнечная активность, 9 — сильнейшая магнитная буря, которая случается не больше четырех раз за 11-летний цикл.

На сервисах, которые прогнозируют сияния, также используют Kp-индекс. Приставка «p» означает «planetary», то есть это K-индекс, рассчитанный в среднем по планете. Если он высок, то где-то точно сияет, только это «где-то» может быть в другой части света, а не у вас над головой.

Нижняя граница авроральной зоны при разных значениях Kp-индекса. Изображение: NOAA / SEC Boulder CO, USA Нижняя граница авроральной зоны при разных значениях Kp-индекса. Изображение: NOAA / SEC Boulder CO, USA

Стоит отметить, что при повышении значений индексов авроральная зона в Северном полушарии смещается на юг, то есть вы можете увидеть сияние в средней полосе России, в то время как на Кольском полуострове на небе будет спокойно.

Узнать значения всех этих индексов можно на сайте www.aurora-service.eu или, воспользовавшись аналогичными приложениями, в AppStore или GooglePlay.

Где искать

Итак, что же сделать, чтобы увидеть полярное сияние своими глазами? Сперва нужно забраться подальше на север, лучше — выше 70° северной широты. Причем сделать это желательно в период с ноября по февраль — именно в это время вероятность застать сияние максимальна. К тому же зимой на севере ночь длится не меньше 18—20 часов и солнце не будет мешать наблюдениям. Также стоит отъехать подальше от городов, световое загрязнение которых может полностью скрыть слабое свечение атмосферы у горизонта. Для наблюдений нужна ясная погода, чтобы облака в прямом смысле не встали между вами и сиянием. Оценить вероятность появления авроры можно, посмотрев коэффициенты солнечной активности: если Kp-индекс превысил значение 4, смело выбирайтесь на улицу. Сияние будет длиться от 10 минут до нескольких часов.

Территория России открывает большие возможности для наблюдения северных сияний. Однако значительная часть авроральной зоны страны приходится на труднодоступную местность с суровым климатом. Так что идеальным местом для наблюдений сияний является Кольский полуостров. До Мурманска можно добраться на самолете или поезде, а теплое Северо-Атлантическое течение обеспечит умеренный арктический климат. Во время охоты за сияниями можно также посмотреть село Териберка, где прошли основные съемки фильма «Левиафан». Это единственное место в России, где до Северного Ледовитого океана можно добраться по автомобильной дороге.

Берег Северного Ледовитого океана в окрестностях Териберки. Фото: Вадим Куликов Берег Северного Ледовитого океана в окрестностях Териберки. Фото: Вадим Куликов

Для тех, кто хочет совместить наблюдение с поездкой за границу, подойдут норвежские города Тромсе и Алта, шведский Абиску и большая часть территории Исландии. Интересный вариант предлагает курорт Какслауттанен в Финляндии: гостей селят в теплых иглу с прозрачной крышей и сияние можно наблюдать, не выходя на холод.

Заснять полярное сияние можно даже на любительский фотоаппарат. Главное, не забыть взять штатив: яркие кадры получаются при выдержке в несколько секунд. Также стоит запастись пультом или спусковым тросиком для камеры и дополнительными аккумуляторами: на морозе литий-ионные батареи разряжаются очень быстро.

И главный совет, который можно дать охотникам за полярными сияниями: одевайтесь теплее — вам предстоит провести на морозе многие часы. Тем не менее возможность своими глазами увидеть одно из чудес природы определенно стоит того.

 Вадим Куликов

Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 100км, определяется преимущественно излучением

1) азота
2)кислорода
3)водорода
4)гелия

18. Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, можно наблюдать полярные сияния?

Название планеты Наличие атмосферы Наличие магнитного поля
Меркурий Отсутствует Слабое
Венера Плотная Отсутствует
Марс разряженная слабое


1) только на Меркурии
2) только на Марсе
3) только на Венере
4) на всех планетах

Часть 2

Ответом к заданиям 19-21 является последовательность цифр, которые следует записать в бланк ответов справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клетки, без пробелов, запятых и других знаков. Каждый символ пишите в отдельной клеточке. Цифры в заданиях 19-20 могут повторятся

Установите соответствие между техническими устройствами и физическими закономерностями, лежащими в основе принципа их действия

Технические устройства Физические закономерности
А) Фотоаппарат 1)Действие силы Архимеда на проводник с током в магнитном поле
Б) Гидравлический пресс 2)способность линзы создавать действительное уменьшенное изображение предмета
В) Электрогенератор 3) способность линзы создавать мнимое уменьшенное изображение предмета
  4)свойство жидкостей передавать оказываемое на них давление по всем направлениям
  5)закон Архимеда
  6)явление электромагнитной индукции

Установите соответствие между научными открытиями и именами ученых, которым эти открытия принадлежат


Открытия Имена ученых и год открытия
А) открытие электромагнитной индукции 1) немецкий ученый Генрих Герц, 1888
Б) Создание теории электромагнитного поля 2) английский ученый Джеймс Максвелл, 1865
В) Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн 3) английский ученый Майкл Фарадей, 1831

Это интересно 7. Полярные сияния — ЕГЭ 2019 Физика Информатика Scratch

Полярные сияния

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки. Вспышка представляет собой нечто подобное взрыву, в результате которого образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, изменяют магнитное поле Земли, то есть приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы движутся вдоль магнитных силовых линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли. В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение – полярное сияние.

Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цвета.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы правильно понимаем природу полярного сияния, является его повторение в лаборатории. Такой эксперимент, получивший название «Аракс», был проведён в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

Для эксперимента были выбраны две точки на поверхности Земли, лежащие на одной и той же силовой линии магнитного поля. Этими точками служили в Южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в Северном полушарии посёлок Согра в Архангельской области.

С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определённой высоте создал поток электронов. Двигаясь вдоль магнитной силовой линии, эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой.

Согласно современным представлениям полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, возможно наблюдать полярные сияния?

Название планетыНаличие атмосферыНаличие магнитного поля
МеркурийОтсутствуетСлабое
ВенераПлотнаяОтсутствует
МарсРазреженнаяСлабое

Ответ поясните.

Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что  и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, можно наблюдать полярные сияния?

Название планетыНаличие атмосферыНаличие магнитного поля
Меркурийотсутствуетслабое
Венераплотнаяотсутствует
Марсразреженнаяслабое
    • 1) только на Меркурии
    • 2) только на Венере
    • 3) только на Марсе
    • 4) на всех планетах
  • Задание №A26A40

Магнитные бури на Земле представляют собой

    • 1) вспышки радиоактивности
    • 2) потоки заряженных частиц
    • 3) быстрые и непрерывные изменения облачности
    • 4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты
  • Задание №AA26A6

Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 100 км, определяется преимущественно излучением

    • 1) азота
    • 2) кислорода
    • 3) водорода
    • 4) гелия

Полярные сияния

Полярное сияние – одно из самых красивых явлений в природе. Формы полярного сияния очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то изумрудно-зелёные с красной бахромой пылающие длинные ленты, расходящиеся многочисленные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, иногда цветные пятна на небе.

Причудливый свет на небе сверкает, как пламя, охватывая порой больше чем полнеба. Эта фантастическая игра природных сил длится несколько часов, то угасая, то разгораясь.

Полярные сияния чаще всего наблюдаются в приполярных регионах, откуда и происходит это название. Полярные сияния могут быть видны не только на далёком Севере, но и южнее. Например, в 1938 году полярное сияние наблюдалось на южном берегу Крыма, что объясняется увеличением мощности возбудителя свечения – солнечного ветра.

Начало изучению полярных сияний положил великий русский учёный М.В. Ломоносов, высказавший гипотезу о том, что причиной этого явления служат электрические разряды в разреженном воздухе.

Опыты подтвердили научное предположение учёного.

Полярные сияния – это электрическое свечение верхних очень разреженных слоёв атмосферы на высоте (обычно) от 80 до 1000 км. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), приходящих от Солнца. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюса Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.

Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота приводят атомы в возбуждённое состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зелёной и красной областях спектра, молекулы азота – в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений

и придаёт полярным сияниям красивую, часто меняющуюся окраску. Такие процессы могут происходить только в верхних слоях атмосферы, потому что, во-первых, в нижних плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникнуть глубоко в земную атмосферу.

Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных вспышек и других форм усиления солнечной активности, так как с её повышением усиливается интенсивность солнечного ветра, который является причиной возникновения полярных сияний.

В каких частях земной атмосферы наблюдается наибольшая активность полярных сияний?

    • 1) только около Северного полюса
    • 2) только в экваториальных широтах
    • 3) Около магнитных полюсов Земли
    • 4) в любых местах земной атмосферы
  • Задание №A0E5A3

Можно ли утверждать, что Земля – единственная планета Солнечной системы, где возможны полярные сияния? Ответ поясните.

Полярным сиянием называют

А. миражи на небе.

Б. образование радуги.

В. свечение некоторых слоёв атмосферы.

Правильным ответом является

    • 1) только А
    • 2) только Б
    • 3) только В
    • 4) Б и В

Полярные сияния

Одним из самых красивых и величественных явлений природы является полярное сияние. В местах земного шара, расположенных в высоких широтах, преимущественно за северным или южным Полярным кругом, во время долгой полярной ночи на небе часто вспыхивают свечения разнообразной окраски и формы. Полярные сияния возникают на высоте от 80 до 1000 км над поверхностью Земли и представляют собой свечение разреженных газов земной атмосферы. Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цвета.

Подмечена связь между полярными сияниями и активностью Солнца:
в годы максимума солнечной активности (максимума вспышек на Солнце) достигает максимума и число полярных сияний. Во время вспышек на Солнце происходит выброс заряженных частиц (в том числе электронов), движущихся с огромной скоростью. Попадая в верхние слои атмосферы Земли, электроны заставляют светиться составляющие её газы.

Но почему полярные сияния наблюдаются преимущественно в высоких широтах, ведь солнечные лучи освещают всю Землю? Дело в том, что Земля имеет достаточно сильное магнитное поле. Попадая в земное магнитное поле, электроны отклоняются от своего первоначального прямого пути и выбрасываются в приполярные области земного шара. Эти же электроны изменяют магнитное поле Земли, вызывая появление магнитных бурь, а также оказывают влияние на условия распространения радиоволн вблизи земной поверхности.

Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. Достаточным условием для наблюдения полярных сияний на планете является наличие у неё

    • 1) только атмосферы
    • 2) только магнитного поля
    • 3) естественных спутников
    • 4) атмосферы и магнитного поля
  • Задание №A62C62

Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 80 км, определяется преимущественно излучением

    • 1) азота
    • 2) кислорода
    • 3) водорода
    • 4) гелия
  • Задание №A779CF

Магнитные бури представляют собой

    • 1) пятна на Солнце
    • 2) потоки заряженных частиц
    • 3) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля Солнца
    • 4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля нашей планеты

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

Ученые раскрыли загадку необычного полярного сияния

https://ria.ru/20200129/1564026471.html

Ученые раскрыли загадку необычного полярного сияния

Финские ученые выяснили, как возникают необычные полярные сияния, напоминающие слоистые облака или песчаные дюны. Это явление, получившие название авроральные… РИА Новости, 29.01.2020

2020-01-29T18:25

2020-01-29T18:25

2020-01-29T18:25

риа наука

космос

физика

земля — риа наука

открытия — риа наука

космос — риа наука

финляндия

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn24.img.ria.ru/images/7e4/1/1d/1564022643_0:150:1440:960_1400x0_80_0_0_c59e360c7607258b1816e9890dc0520f.jpg

<strong>МОСКВА, 29 янв — РИА Новости. </strong>Финские ученые выяснили, как возникают необычные полярные сияния, напоминающие слоистые облака или песчаные дюны. Это явление, получившие название авроральные дюны, было впервые зафиксировано астрономами-любителями в 2018 году. Результаты исследования <a href=»https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019AV000133″ target=»_blank» rel=»nofollow noopener»>опубликованы</a> в журнале AGU Advances.Полярное сияние — свечение верхних слоев атмосферы, периодически возникающее в полярных широтах — являются продуктом взаимодействия магнитосферы Земли и солнечного ветра — потока плазмы и заряженных частиц, который Солнце испускает в космос. В ионизированном слое атмосферы — ионосфере — эти потоки возбуждают атмосферные атомы кислорода и азота, которые начинают светиться.Отбирая фотографии для своей книги «Руководство для наблюдателей полярного сияния», Минна Палмрот (Minna Palmroth), профессор Хельсинкского университета, обратила внимание, что на некоторых снимках, сделанных фотографами-любителями, свечение имеет необычную волнистую форму, напоминающую слоистые облака или песчаные дюны, не вписывающуюся ни в одну из установленных категорий полярных сияний.Палмрот занимается вычислительной физикой космоса и возглавляет научную группу, разрабатывающую модели околоземного космического пространства. В том числе она изучает полярные сияния, или, как говорят ученые, авроральные явления.Профессор поделилась своей находкой в группе в Фейсбуке, и буквально через несколько дней после выхода книги, астрономы-любители, снова увидев в небе свечение необычной формы, сообщили об этом ученым.Явление было сфотографировано в Лайтиле и Руовеси на юго-западе Финляндии. Еще семь подобных событий зафиксировала камера службы Taivaanvahti («Небесный дозор»), Финской ассоциации астрономов-любителей.Максим Грандин (Maxime Grandin), один из авторов исследования, с помощью астрономической программы Stellarium определил азимуты и высоты звезд, находящихся за излучением. Это позволило, используя звезды в качестве опорных точек, рассчитать высоту и протяженность аврорального явления.Ученые выяснили, что сияние происходит на высоте от 80 до 120 километров. Данная часть атмосферы раньше почти не изучалась — вести наблюдения за регионом, отделяющим электрически нейтральную часть атмосферы от ионосферы, крайне сложно.»Различия в яркости внутри волн «дюны» могут быть вызваны либо волнами осаждающихся частиц, приходящих из космоса, либо атомами кислорода, находящимися в атмосфере, — приводятся в пресс-релизе университета слова Палмрот. — Мы считаем, что «дюны» являются результатом увеличения плотности атомов кислорода».Постоянное расстояние между гребнями «дюн» — около 45 километров — ученые объясняют наличием в мезосфере особых гравитационных волн, создающих неоднородности в распределении атомов кислорода, которые, сталкиваясь с космическими электронами, начинают светиться.Гравитационные волны, вызванные колебаниями воздуха, возникающими в атмосфере из-за наличия неровностей на поверхности Земли, поднимаются на уровень ионосферы через так называемые мезосферные отверстия, а затем изгибаются в волноводе между холодными инверсионным слоем снизу и мезопаузой сверху и начинают распространяться параллельно земной поверхности.Авторы отмечают, что «дюны» формируются в зоне, наиболее сложной для атмосферных наблюдений, и являются следствием уникальной комбинации процессов, связанных с активностью Солнца и движением потоков ионов в атмосфере Земли. По мнению авторов, для описания этих процессов требуется объединение усилий ученых, изучающих атмосферу и космос.

https://ria.ru/20190613/1555493880.html

https://ria.ru/20190327/1552161758.html

космос

финляндия

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn24.img.ria.ru/images/7e4/1/1d/1564022643_114:0:1394:960_1400x0_80_0_0_ac980c6639b1c35c0dd84bb3d18e5529.jpg

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

космос, физика, земля — риа наука, открытия — риа наука, космос — риа наука, финляндия

МОСКВА, 29 янв — РИА Новости. Финские ученые выяснили, как возникают необычные полярные сияния, напоминающие слоистые облака или песчаные дюны. Это явление, получившие название авроральные дюны, было впервые зафиксировано астрономами-любителями в 2018 году. Результаты исследования опубликованы в журнале AGU Advances.

Полярное сияние — свечение верхних слоев атмосферы, периодически возникающее в полярных широтах — являются продуктом взаимодействия магнитосферы Земли и солнечного ветра — потока плазмы и заряженных частиц, который Солнце испускает в космос. В ионизированном слое атмосферы — ионосфере — эти потоки возбуждают атмосферные атомы кислорода и азота, которые начинают светиться.

Отбирая фотографии для своей книги «Руководство для наблюдателей полярного сияния», Минна Палмрот (Minna Palmroth), профессор Хельсинкского университета, обратила внимание, что на некоторых снимках, сделанных фотографами-любителями, свечение имеет необычную волнистую форму, напоминающую слоистые облака или песчаные дюны, не вписывающуюся ни в одну из установленных категорий полярных сияний.

Палмрот занимается вычислительной физикой космоса и возглавляет научную группу, разрабатывающую модели околоземного космического пространства. В том числе она изучает полярные сияния, или, как говорят ученые, авроральные явления.

Профессор поделилась своей находкой в группе в Фейсбуке, и буквально через несколько дней после выхода книги, астрономы-любители, снова увидев в небе свечение необычной формы, сообщили об этом ученым.

Структура Земли - РИА Новости, 1920, 13.06.201913 июня 2019, 08:00РИА НаукаЗагадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

Явление было сфотографировано в Лайтиле и Руовеси на юго-западе Финляндии. Еще семь подобных событий зафиксировала камера службы Taivaanvahti («Небесный дозор»), Финской ассоциации астрономов-любителей.

Максим Грандин (Maxime Grandin), один из авторов исследования, с помощью астрономической программы Stellarium определил азимуты и высоты звезд, находящихся за излучением. Это позволило, используя звезды в качестве опорных точек, рассчитать высоту и протяженность аврорального явления.

Ученые выяснили, что сияние происходит на высоте от 80 до 120 километров. Данная часть атмосферы раньше почти не изучалась — вести наблюдения за регионом, отделяющим электрически нейтральную часть атмосферы от ионосферы, крайне сложно.

«Различия в яркости внутри волн «дюны» могут быть вызваны либо волнами осаждающихся частиц, приходящих из космоса, либо атомами кислорода, находящимися в атмосфере, — приводятся в пресс-релизе университета слова Палмрот. — Мы считаем, что «дюны» являются результатом увеличения плотности атомов кислорода».

Постоянное расстояние между гребнями «дюн» — около 45 километров — ученые объясняют наличием в мезосфере особых гравитационных волн, создающих неоднородности в распределении атомов кислорода, которые, сталкиваясь с космическими электронами, начинают светиться.

Гравитационные волны, вызванные колебаниями воздуха, возникающими в атмосфере из-за наличия неровностей на поверхности Земли, поднимаются на уровень ионосферы через так называемые мезосферные отверстия, а затем изгибаются в волноводе между холодными инверсионным слоем снизу и мезопаузой сверху и начинают распространяться параллельно земной поверхности.

Авторы отмечают, что «дюны» формируются в зоне, наиболее сложной для атмосферных наблюдений, и являются следствием уникальной комбинации процессов, связанных с активностью Солнца и движением потоков ионов в атмосфере Земли.

По мнению авторов, для описания этих процессов требуется объединение усилий ученых, изучающих атмосферу и космос.

Так художник представил себе сливающиеся черные дыры и вырабатываемые ими гравитационные волны - РИА Новости, 1920, 27.03.201927 марта 2019, 16:24РИА НаукаУченые из МГУ рассказали о новых поисках гравитационных волн

Почему они разные цвета?

Вы когда-нибудь замечали разные цвета уличных фонарей? Некоторые из них темно-желтого цвета, а другие имеют синий или пурпурный свет. Как насчет неоновых вывесок? У них много разных цветов.

Уличные фонари и неоновые вывески залиты газом. Когда они включены, приложенное напряжение возбуждает электроны в газе. Эти электроны ударяются о молекулы газа, что побуждает их излучать свет.Цвет света, который вы видите, зависит от типа газа.

Вверху: редкое высотное красное сияние, вызванное сильной солнечной вспышкой вблизи максимума солнечной активности.

Каждый газ светится особыми цветами света.Эти цвета похожи на отпечатки пальцев, потому что нет двух газов, излучающих абсолютно одинаковые цвета. Уличные фонари, наполненные газом натрия, излучают темно-желтый свет. Только атомы натрия излучают этот оттенок желтого. Оранжевые неоновые вывески наполнены чистым неоновым газом. Другие цвета неоновых вывесок на самом деле представляют собой неон, смешанный с другими типами газов, такими как гелий или аргон.

Уникальные цвета света, производимого газом, называются его «спектром».Цвет сияний определяется спектром газов в атмосфере Земли и высотой, на которой происходит большинство столкновений. Поступающие частицы имеют тенденцию сталкиваться с разными газами на разной высоте.


Очень высоко в ионосфере (выше 300 км или 180 миль) кислород является наиболее распространенным атомом, и столкновения там могут вызвать редкое красное сияние.Яркий свет желто-зеленого цвета, который чаще всего возникает при столкновении с кислородом на более низких высотах, от 100 до 300 км. На расстоянии около 100 км молекулы азота излучают красный свет, который часто, кажется, образует нижнюю полосу на слуховых шторах. Если бы наша атмосфера была неоновая, а не кислород и азот, какого цвета было бы сияние полярных сияний? Вы угадали, апельсин!


Более легкие газы, расположенные высоко в ионосфере, такие как водород и гелий, создают цвета, похожие на синий и фиолетовый, но наши глаза не всегда могут видеть их в ночном небе.Хорошая фотопленка может быть более чувствительной к некоторым цветам, чем наши глаза. Глаза лучше всего видят в зелено-желто-оранжевой части спектра, где Солнце излучает большую часть своего света.

Справа: занавес Аврора с красными краями

© 1999-2001 Регенты Калифорнийского университета Обсерватория
/ The Exploratorium
Последнее обновление этой страницы: 19.06.01

.

Цвета Авроры (Служба национальных парков США)

Aurora over Klondike Gold Rush. Разноцветное полярное сияние над национальным историческим парком Клондайк Золотая лихорадка возле Белого перевала на юго-востоке Аляски.

Майкл Кленш

Green Aurora. Рис. 2. Зеленые занавески и лучи над хребтом Брукс и воротами Арктического национального парка.

Д. Люммерцхайм

Аннотация

Северное сияние веками очаровывало наблюдателей в высоких широтах, но только недавно мы начали понимать процессы, которые его вызывают.В этой статье обсуждаются механизмы, отвечающие за цвета полярного сияния. Наблюдения за цветовым балансом в полярных сияниях могут предоставить нам информацию о физических процессах в околоземном пространстве, вызывающих полярные сияния. Спектральные наблюдения высокого разрешения позволяют понять, как полярное сияние

влияет на верхние слои атмосферы.

Краткая история изучения Авроры

Описание полярного сияния, или северного сияния, восходит к письменной истории.2300 лет назад Аристотель увидел световые завесы на небе и назвал это явление «хасматой», чтобы указать, что причиной были трещины в небе, пропускающие свет из-за пределов небесной сферы. В своей книге « Majestic Lights» Эзер (1980) приводит несколько цитат из Библии, которые, скорее всего, относятся к полярному сиянию.

Первое зарегистрированное использование слова «северное сияние» для описания полярного сияния было в 1230 году в книге под названием «Зеркало короля». Автор написал книгу, чтобы подготовить норвежского короля Магнуса Лагаботе к его обязанностям правителя.

Aurora over Fairbanks, AK. Рис. 3. Мелкомасштабная структура северного сияния в виде тонких занавесей, маленьких лучей и завитков над Фэрбенксом, Аляска. Эта структура связана с процессом аврорального ускорения непосредственно над атмосферой.

Пол Йенсен

Термин aurora borealis возник в 1600-х годах, когда Галилей объединил слово «северное сияние», латинское слово, означающее «рассвет», с термином «северный», греческим словом «север». Северное сияние также появляется в южном полушарии, где оно называется «аврора австралис».«Поскольку в высоких южных широтах очень мало заселенных территорий, нет никаких известных исторических и мифологических упоминаний о южном полярном сиянии. Хотя коренные жители Новой Зеландии, должно быть, иногда видели северное сияние, капитан Кук считается первооткрывателем северного сияния; он увидел это в 1773 году во время своего путешествия по южной оконечности Южной Америки.

В средних широтах люди редко видят северное сияние. Северное сияние видно на средних широтах во время сильнейших магнитных бурь, но в нем преобладают красные цвета.В древние времена, когда северное сияние появлялось над головой, люди часто ассоциировали его с хорошими или плохими предзнаменованиями и иногда считали его проявлением деятельности небесных духов или богов. Люди, жившие на высоких широтах и ​​регулярно наблюдающие за полярным сиянием, придерживались подобных убеждений.

Aurora over Gates of the Arctic. Рис. 4. Крупномасштабная структура в полярном сиянии проявляется в виде больших складок и параллельных завес над воротами Арктического национального парка и заповедника. Эта структура отражает процессы в магнитосфере, где большие токи переносят энергию в авроральную область.

Карл Джонсон

В средние века ученые пришли к другим предположениям относительно того, что скрывается за северным сиянием: они предположили, что свет полярного сияния был солнечным светом, отраженным кристаллами льда в воздухе, сиянием ледникового льда возле полюса или свет, исходящий с края Земли. В восемнадцатом веке ученые обнаружили связь между полярным сиянием и возмущениями в магнитном поле Земли и связывало полярное сияние с солнечными пятнами. Но только в конце двадцатого века появилось удовлетворительное объяснение полярного сияния, его цветов и механизмов, стоящих за ним.

Parallel curtains above Rock Creek in Denali. Рис. 5. Несколько параллельных занавесов над Рок-Крик в национальном парке и заповеднике Денали. Обратите внимание на комету Хейла-Боппа в правом нижнем углу.

Майкл Кленш

Процессы, вызывающие сияние

Свет полярного сияния генерируется атомами и молекулами воздуха, когда они сталкиваются с энергичными частицами из космоса. Эти энергичные частицы приходят из объема космоса чуть выше полярного сияния и ускоряются физическими процессами плазмы, которые все еще исследуются.Но у нас есть довольно хорошее представление об общих процессах и потоках энергии, которые питают эти процессы. Мы можем смоделировать полярное сияние и теперь получаем понимание, как спрогнозировать его появление (Lummerzheim 2007).

Заряженные частицы, как и те, которые вызывают полярное сияние, обычно могут перемещаться только в направлении магнитного поля. Это формирует сияние в виде завесы и лучевых структур (Рисунок 2) . Следуя за магнитным полем от полярного сияния, мы попадаем в область аврорального ускорения, примерно в 620–6200 миль (1000–10 000 км) над Землей.Структуры меньшего размера, такие как лучи, маленькие завитки и тонкие завесы, показанные на рисунке 3, представляют структуры в процессах ускорения. Эта область связана с внешней магнитосферой электрическими токами. Крупномасштабные структуры, такие как несколько параллельных дуг (рис. 4-5), и спирали, заполняющие почти все небо (рис. 6) , показывают пространственную структуру этих токов. Магнитосфера — это область космоса вокруг Земли, которая контролируется магнитным полем Земли.Его диаметр составляет около 30 земных радиусов, а за пределами магнитосферы — солнечный ветер. Магнитосфера создает препятствие для солнечного ветра, который должен ее обтекать. Это взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой обеспечивает энергию, которая в конечном итоге ускоряет авроральные электроны во внутренней магнитосфере. Сильная солнечная активность вызывает сильные колебания солнечного ветра; Таким образом, побочными продуктами этой космической погоды являются геомагнитные бури и полярные сияния.

A wide angle photo from Fairbanks, AK. Рисунок 6.Большая спираль, заполняющая большую часть неба на этой чрезвычайно широкоугольной фотографии, сделанной на Эстер-Доум недалеко от Фэрбенкса, Аляска.

Пол Йенсен

Световое излучение в Авроре

Когда энергичные электроны ударяются об атом или молекулу, они замедляются и передают часть своей энергии этому атому или молекуле. Молекулы могут хранить эту энергию только в течение очень короткого времени, а затем излучать энергию в виде света. В этом процессе некоторые молекулы диссоциируют на атомы, а некоторые молекулы и атомы ионизируются.На высоте, где происходит полярное сияние, выше примерно 62 миль (100 км), воздух достаточно тонкий, чтобы кислород мог существовать в атомарной форме, в то время как воздух, которым мы дышим, содержит только молекулярный кислород. Днем ультрафиолетовый солнечный свет расщепляет молекулярный кислород на атомы, а ночью полярное сияние продолжает этот процесс.

Когда атом или молекула излучает свет как фотон, чтобы избавиться от своей избыточной энергии, этот фотон имеет длину волны, характерную для этого атома. Мы воспринимаем длину волны как цвет.Лабораторные эксперименты могут воспроизвести эти светоизлучающие процессы, пропуская ток через вакуумированную стеклянную трубку, которая содержит небольшое количество выбранного газа. Изучение этих процессов излучения света привело к пониманию атомов в начале двадцатого века и к открытию квантовой механики. Поскольку каждый тип атома или молекулы излучает уникальные для него цвета, мы можем использовать цвета полярного сияния для определения состава атмосферы на высоте полярных сияний.

An intense aurora with a purple border. Рисунок 7.Интенсивное полярное сияние имеет пурпурную кайму под зелеными занавесками на этом снимке «рыбий глаз» почти на все небо над Фэрбенксом, Аляска. Обратите внимание на Большую Медведицу в зените.

Пол Йенсен

Время, в течение которого молекула или атом могут сохранять энергию, полученную при столкновении, очень короткое, обычно от 1/1000 до менее 1/1000000 секунды. Атомарный кислород — одно заметное исключение, и возбужденное состояние, которое вызывает наиболее распространенное авроральное излучение, зеленая линия, имеет время жизни 0.7 секунд. Когда возбужденному атому требуется столько времени, чтобы излучить внутреннюю запасенную энергию, другие процессы, химические реакции или столкновения конкурируют с процессом излучения за эту энергию. Чем плотнее воздух, тем чаще происходят столкновения между атомами и молекулами. Ниже высоты около 59 миль (95 км) столкновения настолько часты, что зеленая линия кислорода не может испускаться. Вся энергия, вложенная в атом кислорода, теряется до того, как время жизни в 0,7 секунды позволяет излучение.Это определяет нижний край зеленого свечения в полярном сиянии.

High Energy auroral electrons above Fairbanks, AK. Рис. 8. Авроральные электроны высокой энергии над Фэрбенксом, Аляска, проникают достаточно глубоко, чтобы образовалась фиолетовая нижняя граница зеленых занавесов. Высокоэнергетическое полярное сияние также создает очень тонкие и высокоструктурированные шторы, которые быстро двигаются. Для устранения этих структур необходимо короткое время воздействия.

Пол Йенсен

Однако у авроральных электронов иногда достаточно энергии, чтобы дать им толчок проникнуть глубже, чем в атмосферу.Когда это происходит, возможны только выбросы с гораздо более коротким сроком службы. Самый распространенный газ — это молекулярный азот, который быстро излучает темно-синий и красный цвета. Их смешивание дает фиолетовый цвет. Нижний край зеленой авроральной завесы приобретает этот пурпурный цвет, когда авроральные электроны ускоряются до очень высокой энергии (рис. 7-8).

Иногда полярное сияние приобретает темно-красный цвет. Это происходит с больших высот, около 120–180 миль (200–300 км). Опять-таки за этот цвет отвечает атом кислорода.Атом кислорода находится в возбужденном состоянии для этого излучения красной линии со средним временем жизни 100 секунд, и только на очень больших высотах столкновения достаточно редки, чтобы позволить этому излучению испускаться (Рис. 9) . Поскольку длительное время существования красной линии кислорода также позволяет сиянию двигаться до того, как оно излучается, детализированная структура в авроральных завесах также размывается в этих выбросах (Рис. 10) .

Red aurora over the Sawtooth Mountains. Рис. 9. Красное сияние над горами Пилоуза возле Национального исторического парка Клондайк «Золотая лихорадка» и Скагуэя, Аляска

Майкл Кленш

Связь цвета с физическими процессами

Энергия авроральных электронов определяет, насколько глубоко в атмосферу проникают эти частицы.Поскольку полярные сияния характерны для высоты, на которой они возникают, мы можем использовать цветовой баланс полярных сияний для определения энергии авроральных электронов. Яркость полярных сияний зависит от скорости прихода авроральных электронов. По аналогии с электрическими токами мы можем сказать, что цвет говорит нам напряжение, а яркость говорит нам ток.

Во время очень сильных магнитных бурь полярное сияние видно со средних и низких широт. Обычно во время таких сильных штормов наблюдаются очень яркие красные полярные сияния.Заметными были магнитные бури на Хэллоуин и в конце ноября 2003 года, когда красное сияние было замечено над Средиземным морем, Флоридой и всеми США. Выдающаяся яркость и преобладание высотных выбросов красного кислорода указывают на то, что во время таких бурь в магнитосфере очень большие токи. течет, в то время как авроральное ускорение производит только электроны с низкой энергией.

A red aurora above Klondike Gold Rush. Рис. 10. Расплывчатое красное сияние над Национальным историческим парком Клондайк «Золотая лихорадка» возле Уайт-Пасс возникает из-за долгоживущих атомов кислорода на больших высотах.Структура занавеса внизу теряется в красном сиянии, потому что возбужденные атомы могут двигаться вместе с ветром, прежде чем испускать свет.

Майкл Кленш

Помимо анализа цветового баланса и яркости, мы можем с очень высокой точностью измерять длину волны отдельных линий излучения в полярном сиянии. Это позволяет определить доплеровский сдвиг эмиссионных линий. Эффект Доплера для излучения света вызывает сокращение длины волны излучения, если излучающий атом или молекула движется к наблюдателю, и удлинение длины волны, если она удаляется.Более короткая длина волны означает цвет ближе к синему концу спектра; большая длина волны означает переход в красный цвет. В полярных сияниях эти сдвиги незначительны, но их можно наблюдать с помощью инструментов с высоким спектральным разрешением, в частности, интерферометров Фабри-Перо (ИФП). Поскольку красная и зеленая линии излучения атомарного кислорода очень долгоживущие, они являются хорошими кандидатами для наблюдений ИФП. Большое время жизни гарантирует, что атомы дрейфуют с ветром, и на их скорость не влияет столкновение с авроральным электроном, который в первую очередь вызвал возбуждение.Таким образом, небольшой сдвиг длины волны можно использовать для измерения окружающего ветра на высоте полярного сияния.

Wind vectors drawn over a composite image of oxygen emission. Рис. 11. Векторы ветра на высоте 150 миль (240 км), нанесенные на составное изображение всего неба, состоящее из зеленого и красного излучения кислорода. Взаимодействуя с атмосферой, полярное сияние изменяет направление и скорость ветра в верхних слоях атмосферы.

Майкл Кленш

Эти наблюдения ветра ИФП дают только компонент скорости ветра вдоль луча зрения, компонент по направлению к станции наблюдений или от нее.Используя ограничения модели или разместив три таких инструмента в разных местах, мы можем восстановить реальный вектор ветра, измерив три его составляющих. На рисунке 11 показано сочетание яркости полярных сияний с наложенными векторами ветра на высоте 150 миль (240 км). Этот пример (Conde et al. 2008) показывает, что северное сияние влияет на ветер, так как направление и скорость меняются прямо в положении аврорального занавеса.

Верхний конец авроральных штор и лучей иногда имеет темно-синий цвет.Это указывает на еще один процесс излучения света. Авроральные электроны не только производят светоизлучающие возбужденные атомы и молекулы, они также ионизируют некоторые молекулы. Эти ионы затем могут быть подтянуты вверх электрическими полями в полярных сияниях и достичь достаточно больших высот, чтобы при определенных условиях они были подвержены воздействию солнечного света. Затем этот солнечный свет рассеивает эти ионы. Существует синее излучение молекулярного иона азота, которое особенно сильно при рассеянии солнечного света, поэтому мы видим синий верхний конец авроральной завесы (рис. 13).

Aurora over Klondike Gold Rush. Рис. 12. Северное сияние над Национальным историческим парком «Золотая лихорадка Клондайк», вид с Юкона, Канада.

Майкл Кленш

Собираем все вместе

Наблюдения за цветами полярного сияния либо в более широком смысле, рассматривая общий цветовой баланс, либо с помощью детальных спектроскопических методов, могут многое рассказать нам о физических процессах, вызывающих полярное сияние, и о влиянии, которое северное сияние оказывает на верхние слои атмосферы. . Цветовой баланс говорит нам о высоте полярного сияния.Мы можем связать это с процессами, которые ускоряют авроральные электроны в околоземном пространстве, и мы можем наблюдать эволюцию электрических токов, текущих в магнитосфере. Спектроскопия высокого разрешения позволяет нам увидеть ветер в верхних слоях атмосферы и то, как его изменяет полярное сияние. Синее полярное сияние на большой высоте говорит нам о том, что ионы, которые генерируются в полярных сияниях, вытягиваются из атмосферы в космос. А сами цвета говорят нам о составе атмосферного газа на высоте полярного сияния.

Aurora after sunset. Рисунок 13. Эта фотография сделана вскоре после захода солнца, когда солнце освещает верхнюю часть полярного сияния. Ионы, производимые полярным сиянием на этих высотах, рассеивают синюю часть солнечного света, в результате чего верхний край полярного сияния становится синим.

Ян Кертис

Благодарности

Я хотел бы поблагодарить Марка Конде за предложения и комментарии, а также людей, предоставивших фотографии северного сияния для этой статьи: Пола Дженсена из Геофизического института при Университете Аляски в Фэрбенксе; Майкл Кленш из Скагуэя, Аляска; Карл Джонсон из Анкориджа, Аляска; и Ян Кертис из Орегона.Больше фотографий северного сияния этих фотографов можно найти на их сайтах:

www.gfy.ku.dk/~flyvholm (П. Йенсен)

www.muk.uni-hannover.de/~theusner/polarlicht/ (M. Theusner)

www.alpenglowphoto.net (М. Кленш)

Climate.gi.alaska.edu/Curtis/aurora/ aurora.html (Дж. Кертис)

www.carljohnsonphoto.com (К. Джонсон)

Список литературы

Конде, М.Г., К. Андерсон и К. Андерсон. 2008.

Новые результаты спектрометра Фабри-Перо для получения изображений всего неба от Poker Flat. Мастерская CEDAR, Церматт, Юта.

Эзер, Р.Х. 1980.

Величественные огни: Аврора в науке, истории и искусстве. Американский геофизический союз. Вашингтон.

Lummerzheim, D. 2007.

Моделирование и прогноз полярного сияния. Вычислительная техника в науке и технике 9 (5): 53-61.

.

Аврора — Австралийская антарктическая программа

Аврора — это название, данное свету, излучаемому, когда верхние слои атмосферы сталкиваются с энергичными заряженными частицами, в основном электронами солнечного ветра, которые движутся вдоль силовых линий магнитного поля Земли.

Когда эти энергичные электроны сталкиваются с газами, такими как кислород и азот в атмосфере, эти газы излучают свет, в основном зеленый, красный и фиолетовый цвета. Комбинация зеленого, красного и фиолетового излучения может придать северному сиянию вид белого цвета — процесс аналогичен тому, который происходит в люминесцентной лампе или неоновом свете.

Полярное сияние возникает в овале вокруг магнитных полюсов обоих полушарий. В Южном полушарии его называют авророй австралис, а иногда называют «южным сиянием». В Северном полушарии его называют северным сиянием, а иногда его называют «северным сиянием».

Если смотреть с земли, северное сияние часто направлено с востока на запад и проявляется в виде мерцающего занавеса. Если можно наблюдать резкую нижнюю границу «авроральной формы», полярное сияние находится на высоте около 105 км.Полярное сияние может простираться на сотни километров выше этой нижней границы.

Цвета Авроры

Полярное сияние состоит из тысяч отдельных цветов, каждый из которых является результатом движения атмосферного атома, молекулы или иона из состояния с высокой энергией в состояние с низкой энергией. На более низких высотах (примерно 100–110 км) преобладают зеленые выбросы атомарного кислорода, а на высоте примерно 250 км преобладают красные выбросы кислорода. Во всем полярном сиянии значительны фиолетовые излучения молекулярного иона азота.

Форма полярных сияний

Полярные сияния обычно образуют полосу, ориентированную в магнитном направлении с востока на запад. Если достаточное количество энергичных электронов сталкивается с верхними слоями атмосферы, полосы могут иметь мерцающие лучи, идущие от них вверх. Эти лучи определяют силовые линии магнитного поля, по которым авроральные электроны движутся в атмосферу.

Закручивание авроральных лучей и полос является результатом динамического взаимодействия электрических токов и магнитных полей в верхних слоях атмосферы.На активных дисплеях может быть видно несколько полос, и они могут разделиться на небольшие дуги.

Активная фаза полярного сияния длится от 15 до 40 минут и может повториться через два-три часа. Особенности полосы полярных сияний могут сохраняться всю ночь.

Где увидеть северное сияние

Северное сияние чаще наблюдается в Австралии во время максимумов 11-летнего цикла появления солнечных пятен. Тасмания — австралийский штат, из которого чаще всего наблюдается северное сияние, поскольку оно ближе всего к нормальному расположению аврорального овала.

Глобальное распределение авроральной активности представляет собой овал вокруг магнитных полюсов в обоих полушариях. По мере увеличения уровня магнитных возмущений магнитного поля Земли овал авроральной активности расширяется к экватору. Иногда он распространяется на Тасманию. Наиболее драматические проявления, скорее всего, будут наблюдаться, когда полярное сияние поднимется над головой около полуночи. Чем раньше вечером на южном небе будет наблюдаться полярное сияние, тем более вероятно, что это изображение будет более впечатляющим и более заметным и будет больше в небе (или даже на севере) примерно в полночь.

Вероятность наблюдения полярного сияния на Тасмании ясной ночью составляет в среднем от 1% до 2% и сильно коррелирует с циклом солнечных пятен. Авроральные сияния чаще встречаются около равноденствий (конец марта и сентябрь), но это не исключает появления полярных сияний в другое время.

,

.

Как работает северное сияние (северное сияние)?

Северное сияние (северное сияние) и аврора австралис (южное сияние) всегда очаровывали человечество, и люди даже путешествуют за тысячи миль, чтобы увидеть яркие световые шоу в атмосфере Земли. Полярные сияния, окружающие как северный магнитный полюс (aurora borealis), так и южный магнитный полюс (aurora australis), возникают, когда сильно заряженные электроны солнечного ветра взаимодействуют с элементами в атмосфере Земли.Солнечный ветер удаляется от Солнца со скоростью около 1 миллиона миль в час. Когда они достигают Земли, примерно через 40 часов после того, как покинули Солнце, они следуют по магнитным силовым линиям, генерируемым ядром Земли, и текут через магнитосферу, каплевидную область сильно заряженных электрических и магнитных полей.

Когда электроны входят в верхние слои атмосферы Земли, они сталкиваются с атомами кислорода и азота на высоте от 20 до 200 миль над поверхностью земли.Цвет полярного сияния зависит от того, на какой атом нанесен удар, и от высоты встречи.

Объявление

  • Зеленый — кислород, на высоте до 150 миль
  • Красный — кислород, на высоте более 150 миль
  • Синий — азот, на высоте до 60 миль
  • Фиолетовый / фиолетовый — азот, на высоте более 60 миль

Все магнитные и электрические силы взаимодействуют друг с другом в постоянно меняющихся комбинациях.Эти сдвиги и потоки можно рассматривать как «танец» полярных сияний, движущихся вместе с атмосферными токами, которые могут достигать 20 000 000 ампер при 50 000 вольт. (Напротив, автоматические выключатели в вашем доме отключатся, когда ток превысит 15-30 ампер при 120 вольт.)

Полярные сияния обычно происходят вдоль «авроральных овалов», которые сосредоточены на магнитных полюсах (а не на географических полюсах) и примерно соответствуют полярным и антарктическим кругам. Однако бывают случаи, когда огни находятся южнее, обычно когда много солнечных пятен.Активность солнечных пятен имеет 11-летний цикл. Следующий пик наступит в 2011 и 2012 годах, так что возможности увидеть полярные сияния за пределами их нормального диапазона должны быть хорошими.

Для получения дополнительной информации о полярных сияниях воспользуйтесь ссылками на следующей странице.

.