Автор: Хэннер | Категория: Природные явления | Дата: 08-03-2010
Полярное сияние – еще одно изумительной красоты природное явление. Всполохи холодного огня в небе в древние времена считались словами богов, их огненным танцем в холодном северном небе.
Сначала возникновение полярных сияний связывали с катастрофами и войнами. Разумеется, это в более южных широтах, где полярные сияния – явление редкое и потому удивительное.
На севере же, за полярным кругом, где северное сияние можно наблюдать чуть ли не каждую ночь, люди привыкли к нему, перестали списывать не сверхъестественные причины и старались объяснить естественным путем. Например, люди считали, что это отражение далеких солнечных лучей от водной глади северного моря. Или что лед за день накапливает солнечный свет, излучая этот холодный огонь полярного сияния ночью.
У нас на Руси за полярным кругом сияния прозывали пазорями или сполохами – от слова “зоря” – ночная, в отличие от утренней, и от слов полошить, тревожить – из-за нередкого красного цвета сияния – цвета опасности. Также можно проследить связь с современным выражением “всполохи огня” – не зря северное сияние так на него похоже.
Стоит упомянуть, что полярные сияния наблюдали не только в северном, но и в южном полушарии, так же – за полярным кругом. Конечно, теплые южные города и страны, скажем, Гурзуф, не могут похвастаться этим изумительным явлением, но север нашей страны подойдет для его наблюдения. Известный путешественник Джейм Кук в конце 18-го века занимался исследованием полярных сияний, дал описание сияний южного полушария и сумел заметить, что и на севере и на юге в высоких широтах полярные сияния возникают одновременно.
Разнообразие полярных сияний
Чаще всего полярные сияния похожи на облака, можно наблюдать холодный свет в виде разнообразных лент, пятен, всполохов холодного огня и волнообразных завихрений. Сияние не статично, оно движется, меняя свою форму и местоположение. Форма и расцветка сияния зависят от его высоты и широты, на которой наблюдают данное природное явление.
Ленты, похожие на длинный природный занавес, могут простираться на тысячи километров с запада на восток. Высота его – до 500 километров, а толщина всего около сотни-другой метром, поэтому такое сияние почти прозрачно, через него видно звезды. Нижняя граница сияния обычно четкая и резкая, а верхний край размыт. Почему, я расскажу позднее.
Мне доводилось наблюдать полярное сияние в Хибинах – это горы за полярным кругом. Там чаще всего встречается зеленое полярное сияние, иногда с розоватыми всполохами. Дальше на север можно увидеть также яркое красное и белое свечение.
В северном полушарии полярное сияние распространяется на запад, оно движется со скоростью около 1 км/с.
Возникновение полярного сияния
Наша планета – это большой магнит. Соответственно силовые магнитные линии, их называют геомагнитными линями, по законам физики охватывают землю, выходя из северного полюса планета и заходя в область южного.
Форма магнитных полей Земли не одинакова относительно планеты. Солнечный ветер – так называют поток протонов и электроном, несущих большой заряд энергии, летящих от излучаемого их Солнца. Во время солнечных вспышек этот поток увеличивает свою интенсивность, вызывая полярное сияние. Когда этот поток сталкивается с геомагнитным полем Земли, потоки электроном и протонов сжимают магнитную оболочку планеты в одном месте и растягивают – в противоположном. Таким образом получается форма геомагнитного поля, показанная на рисунке.
Заряженные частицы в магнитном поле могут двигаться по разному, рассмотрим 4 варианта.
- Движение вдоль магнитного поля – При таком раскладе поле не влияет на движение частицы. Следовательно в северных широтах, где линии поля почти вертикальны – солнечные частицы имеют больше шансов проникнуть к поверхности планеты, поэтому там полярное сиянии более распространено.
- Движение перпендикулярно линиям магнитного поля – тут включается сила Лоренца, закручивая частицу по спирали вокруг силовых линий и не давая ей пройти вглубь к планете. Поэтому у экватора этого явления никогда и не наблюдали.
- Косое движение под углом – движение раскладывается на составляющие – вдоль линий поля и перпендикулярно линиям поля. Соответственно – чем меньше угол относительно перпендикуляра к Земле, тем больше у солнечных частиц шанс попасть к поверхности, а у людей – наблюдать полярное сияние.
- Движение частицы в неоднородном поле – это в случае, если магнитное поле изменяется в пространстве.Заряженные электроны и протоны будут двигаться по спирали вокруг линий геомагнитного поля Земли. В высоких широтах ближе к полюсу силовые линии сгущаются, сходясь чуть ли не в точку в области полюса. Таким образом частица будет замедлять свое движение по мере того, как поле сгущается, пока наконец не настанет момент, когда частица не сможет двигаться дальше, отразиться и начнет двигаться в обратную сторону – в другое полушарие. Там образуется аналогичная ситуация и частица снова вернется в первый полюс Земли. И будет она так двигаться до тех пор, пока не растеряет всю свою энергию движения.
Если говорить о цвете полярного сияния, то было доказано, что возбужденные частицами солнечного ветра атомы кислорода дают алое и зеленое свечение, а азота – инфракрасное и фиолетовое. Атомы водорода дают неяркое розоватое свечение.
Ионизация частиц наиболее сильно проявляется к концу пути – чем ближе к поверхности Земли, тем она сильнее, так же ионизация зависит от плотности атмосферы. Именно с этим связана резкая нижняя граница полярного сияния и плавная, размытая – верхняя.
Яркие вспышка полярных сияний чаще всего появляются, спустя пару дней, после солнечных вспышек. Это еще один довод в пользу связи солнечной активности и возникновения северного сияния.
Наблюдение полярного сияния
Мы, простые люди, привыкли наблюдать это явление, стоя ногами на твердой земле. ну, моряки могут находится на качающейся палубе, но это не отменяет того, что все мы наблюдаем северное сияние с поверхности планеты. А тут есть свои нюансы – наблюдать это удивительное явление мы можем только ночью, так как солнечный свет затмевает свечение сияние. Также наблюдению мешают облака, так как сияние располагается на гораздо больших высотах, чем те, на которых образуются облака. Таким образом наблюдать сияние можно лишь в высоких широтам в ясную, лучше даже безлунную ночь. И это не говоря уже обо всех естественных препятствий на вроде домов, гор и деревьев, закрывающих обзор.
В то время как гораздо удобнее было бы наблюдать полярное сияние из космоса. Уже давно изучением этого явление занимаются на орбитальных станциях, лишенных всех вышеупомянутых недостатком. Со станций, к тому же, можно охватить более широкий диапазон наблюдений. Оттуда и занимаются в настоящее время изучением этого явления – его спектра, протяженности, изменения во времени и пространстве и его внутренней структуры.
Искусственное полярное сияние
Если теоретические данные можно повторить в ходе эксперимента – это говорит о том, что теория более-менее близка к истине. Вот и решили ученые попытаться воспроизвести механизм возникновения полярных сияний. Было выбраны две точки на поверхности планеты в северном и южном полушариях – на одной линии геомагнитного поля. И ученые запустили ракету с острова Кергелен, в которой находился ускоритель частиц, создающий поток заряженных электронов и протонов на определенной высоте. Эксперимент удался, ученым удалось искусственно вызвать северное сияния. правда, облака помешали наблюдать его на Земле, но космические станции зафиксировали все параметры его появления.
Снимки полярного сияния
На большой выдержке северное сияние можно заснять на фотоаппарат, еще в советское время его снимали на обычную пленку, сейчас, с развитием цифровой техники, это стало еще проще. Вот несколько кадров этого природного явления:
Статья написана по материалам Н. Л. Александрова “Полярные сияния” .
Мой блог находят по следующим фразам
- все герои в мифе о прометее
- обои для рабочего стола огонь
- Напалм-В
- глинтвейн рецепт
- почему горит огонь
- легенды про прометея
Мой блог находят по следующим фразам