Полярное сияние
Полярное сияние, свечение верхних слоёв атмосферы, возникающее в результате взаимодействия частиц солнечного ветра с магнитосферой планеты. Регулярно наблюдается на Земле, зарегистрировано на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. Заряженные частицы солнечного ветра движутся к планете вдоль силовых линий магнитного поля из расположенного в окрестностях планеты плазменного слоя. Проекция плазменного слоя на поверхность планеты имеет форму колец (называемых авроральными овалами), окружающих юж. и сев. магнитные полюсы планеты.
Сияние зимой на Аляске
На Земле диаметр авроральных овалов при средней солнечной активности составляет ок. 3000 км. На дневной стороне Земли внешняя граница этой зоны отстоит от магнитного полюса на 10–16° широты, на ночной – на 20–23°. Т. к. магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими (отличие составляет ок. 11,5° по широте), П. с. обычно наблюдаются в области 67–70° широты, а в периоды высокой солнечной активности и магнитных бурь – ещё на 20–25° ближе к экватору. В Сев. полушарии П. с. называют также северным сиянием, а в Юж. полушарии – южным.
Столкновение высокоэнергичных частиц плазменного слоя с верхними слоями атмосферы вызывает люминесценцию атомов и молекул воздуха – они переходят в возбуждённое состояние и излучают в видимом диапазоне. Это и вызывает появление наблюдаемых глазом П. с. Цвет П. с. в значит. степени определяется высотой его появления: на высотах 200–400 км наблюдают зелёное и жёлтое свечение кислорода, на высоте ок. 110 км совместное свечение кислорода и азота даёт красный и фиолетовый цвета П. с. Излучение водорода также влияет на П. с. Максимальной зарегистрированной высотой появления П. с. на Земле считается 1130 км, минимальной – 60 км. Спектры люминесценции П. с. на др. планетах Солнечной системы зависят от состава атмосфер планет. Так, на Юпитере осн. газ, создающий П. с., – водород.
Полярное сияние — лабораторная модель
При наблюдении с поверхности Земли П. с. имеют разнообразные формы. Как правило, свечение начинается в виде однородной дуги без лучистой структуры: её яркость может быть постоянной или изменяющейся (пульсирующей) с периодом более минуты. При возрастании яркости П. с. в нём возникают лучи (т. н. драпри – оптич. эффект, напоминающий драпировку гардинами), всполохи, пятна, пульсирующие лучистые дуги или «короны» (лучи, сходящиеся к вершине).
Интенсивность свечения П. с. обычно выражают в баллах по междунар. шкале. Слабые П. с., яркость которых приближается к яркости Млечного Пути, оцениваются в 1 балл; П. с., яркость которых аналогична яркости тонких перистых облаков, освещаемых Луной, оцениваются в 2 балла; то же для кучевых облаков – в 3 балла; П. с., яркость свечения которых соответствует свету полной Луны, оцениваются в 4 балла. П. с. могут продолжаться от десятков минут до нескольких суток и возникают чаще всего весной и осенью (наиболее вероятно – в периоды весеннего и осеннего равноденствий). Энергия, выделяемая за непродолжительное время при П. с., сравнима по величине с энергией, выделяемой при землетрясении.
Полярное сияние на Юпитере, снимок телескопа «Хаббл» в ультрафиолете.
На основе большого количества наблюдений в Арктике установлены географич. закономерности появления П. с. Определена относит. частота их возникновения в каждой конкретной точке Земли, измеряемая в ср. количестве суток появления П. с. за год. Линии, соединяющие точки с равной частотой возникновения П. с., называют изохазмами. По форме эти линии напоминают несколько деформированные окружности, центр которых почти совпадает с сев. магнитным полюсом Земли. Изохазма макс. частоты появления П. с. в Сев. полушарии проходит через Гудзонов зал., Аляску, Большое Медвежье оз., Гренландию и Исландию, север Норвегии и Сибирь; в Юж. полушарии есть аналогичная антарктическая изохазма.
Во время геомагнитных возмущений на высотах 100–130 км в зоне П. с. наблюдаются полярные радиоотражения (радиоаврора) – рассеяние УКВ неоднородной ионизованной средой. С их помощью можно регистрировать слабые диффузные П. с., не наблюдаемые оптич. методами. Причина возникновения полярных радиоотражений та же, что и П. с. (вторжение заряженных частиц из магнитосферы в ионосферу вблизи полюсов), однако для их появления необходимо также наличие ионосферного электрич. поля, напряжённость которого достаточна для создания соответствующих неоднородностей в ионосфере.
Источники
1.Википедия
2.Большая российская энциклопедия 2004–2017