Как известно, внутри Солнца идет реакция слияния ядер водорода, при которой образуются ядра гелия. При этом излучаются электромагнитные волны, в частности тот видимый и невидимый свет, благодаря которому на Земле есть жизнь. Одновременно Солнце покидает огромное количество заряженных частиц — протонов и электронов. Их поток называется солнечным ветром.
По информации сайта Наука.тв
Термоядерная реакция слияния водородных ядер не идет спокойно и равномерно. Время от времени происходят мощнейшие взрывы, перед которыми весь человеческий ядерный потенциал — ничто.
Во время таких вспышек Солнца поток нейтронов и электронов резко возрастает. В зависимости от скорости вылета через сутки-двое поток частиц достигает Земли и попадает в ее магнитное поле. Конфигурация силовых линий магнитного поля Земли такова, что под его действием солнечные протоны и электроны, несмотря на огромную скорость их движения, не могут достичь плотных нижних слоев атмосферы в экваториальных широтах. Однако в приполярных областях такое проникновение оказывается возможным, в том числе и для частиц, отдрейфовавших вдоль силовых линий с экватора.
Так как энергия протонов и электронов велика, они ионизируют и возбуждают атомы и молекулы атмосферы, начинающие излучать свет, который можно наблюдать в южных и северных приполярных областях.
Основные газы атмосферы, как известно, — азот и кислород.
Возбужденные атомы кислорода излучают в зеленой и красной областях видимого спектра, а молекулы азота дают инфракрасные и ультрафиолетовые волны. Так в приполярных широтах и возникают завораживающие картины сияний. Кстати, точно так же объясняются полярные сияния на Юпитере, обнаруженные 27 ноября 1998 года с помощью ультрафиолетового спектрографа знаменитого космического телескопа «Хаббл».
Полярные сияния — лишь одно из проявлений солнечных вспышек. Мощнейшие электрические токи, вызванные сложным движением заряженных частиц, создают магнитные поля и происходит то, что называют магнитной бурей. Особенно сильно возмущается верхний атмосферный слой — ионосфера. Это сильно влияет на жизнь на Земле.
Изменяется погода, у людей обостряются заболевания. Атмосферные токи нарушают радиосвязь, выводят из строя электрические приборы. Словом, у людей достаточно оснований считать полярное сияние грозной приметой, что они и делают с древних времен.
Полярные сияния плохо поддаются предсказанию, но поддаются пониманию. В научном эксперименте удалось создать искусственное полярное сияние. Для этого в 1985 году был запущен специальный спутник, на котором находился ускоритель электронов. Он выбросил быстрые электроны в расчетной точке у экватора, а специальные наблюдательные станции в сопряженных точках Южного и Северного полушарий Земли, расположенных по одному меридиану на французском острове Кергелен в Индийском океане и в поселке Согра Архангельской области, зафиксировали вспышку излучения. Увидеть искусственное полярное сияние воочию, к сожалению, не удалось из-за облачности.
Закономерности полярных сияний
Анализ спектров излучения в полярных сияниях показывает, что зелёное и красное свечение испускается возбуждёнными атомами кислорода, а инфракрасное и фиолетовое — ионизованными молекулами азота. Слабое излучение испускается также атомами водорода, которые образуются в верхних слоях атмосферы из протонов солнечного ветра при захвате электронов от нейтральных частиц атмосферы. Захватив электрон, такой протон превращается в возбуждённый атом водорода, который и излучает красный свет.
Полярные сияния – это световая гамма изменяющейся интенсивности с быстрыми движениями, наблюдаемая в высокоширотных районах Земли. Цвет сияния зависит от того, с каким химическим веществом происходит реакция. Так на высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. И, следовательно, цвет сияния может быть зеленым, или в некоторых случаях красноватым. Чаще сияния зеленого цвета происходят на средних высотах (от 150 до 300км). Ниже уже преобладает азот. Результат взаимодействия частиц солнечного ветра с азотом – сияния ярко красного цвета. Так в зависимости от того, где и как расположена концентрация азота или кислорода в атмосфере, зависит и окраска полярного сияния. Бывают смеси цветов, когда в структуре наблюдаются оттенки красного и зеленого, при этом разбросанные по всей площади сияния.
Интересно, что энергичные протоны, вторгаясь в верхнюю атмосферу и вызывая протонные сияния, часть своего пути движутся как нейтральные атомы водорода. В этом случае они свободны от действия магнитного поля Земли и, имея большие (протонные) скорости, могут проникать в области, недоступные заряженным частицам. Вследствие этого области, где наблюдаются протонные полярные сияния, отличаются большой протяжённостью. Вспышки северного сияния обычно наблюдаются через день-два после вспышек на Солнце. Это служит непосредственным доказательством взаимосвязи между упомянутыми явлениями.
Наиболее часто полярные сияния имеют вид лент или пятен, напоминающих облака. Более интенсивное сияние приобретает форму лент, которые при уменьшении интенсивности превращаются в пятна. Ленты могут также исчезать, не разбиваясь на пятна. Суточная вариация частоты появления полярных сияний в зоне полярных сияний имеет максимум в геомагнитную полночь и минимум в геомагнитный полдень.
Частота и интенсивность полярных сияний достаточно чётко следуют солнечному циклу: в максимуме солнечной активности редкий день обходится без сияний, а в минимуме они могут отсутствовать месяцами. Наличие или отсутствие полярных сияний, таким образом, служит неплохим показателем активности Солнца. И это позволяет проследить солнечные циклы в прошлом, за пределами того исторического периода, когда проводились систематические наблюдения солнечных пятен.
Последовательность форм сияний и их движений находиться в тесной связи со специфическими явлениями, происходящими в магнитосфере – магнитосферными суббурями, во время которых магнитосфера приходит в неустойчивое состояние. Одно из таких зрелищ можно было наблюдать относительно недавно – в конце октября 2004 года. В это время нашу планету атаковала самая мощная с 2001 года магнитная буря. Причиной тому послужило газовое облако, появившееся в результате сильнейшей вспышки на солнце. Достигнув Земли, облако вызвало сильную, хотя и не продолжительную магнитную бурю. При этом солнечная активность была настолько мощной, что северное сияние было видно во многих частях земного шара. Даже жителям средней полосы России удалось полюбоваться этим «небесным представлением». Так в Великом Новгороде на небе наблюдалось радужное сияние, которое потом обернулось белой дымкой причудливой формы.
Эти пики активности полярных сияний повторяются через относительно правильные промежутки, а продолжительность основных циклов составляет примерно 27 дней и около11 лет. Все эти цифры показывают, что существует корреляция между полярными сияниями и изменениями магнитного поля Земли, поскольку пики их активности совпадают, т.е. полярные сияния обычно возникают в периоды высокой активности магнитного поля, которые называются «возмущениями» и «магнитными бурями». Именно во время сильных магнитных бурь полярные сияния прослеживаются в более низких, чем обычно, широтах.
Иногда полярные вспышки бывают так сильны, что их сияние распространяется до средних широт. Может быть, повезет и нам?