Північне сяйво - дивовижне явище, що зустрічаються в північних і південних широтах Землі. Тому правильніше називати північне сяйво - полярне сяйво. Подібний феномен можна зустріти і на інших планетах нашої системи.
Що таке північне сяйво?
Північне сяйво це красиві переливи в верхніх ділянках атмосфери планети. Там є магнітосфера, так як часті зіткнення з зарядженими крупицях сонячних вітрів. Являє собою мільйони мініатюрних вогників, які чітко видніються в небі. Вони можуть бути різної форми, кольорів, розмірів. У лічені секунди небеса фарбуються всім спектром відтінків і сяють на протязі багатьох кілометрів. У цей час може складатися відчуття, що на вулиці день.
Полярне сяйво в усі часи вражало людей своєю грандіозністю. Деякі забобонні народи бояться даного явища, а деякі просто захоплюються його красою.
Цікавий факт: Археологічні розкопки показують, що стародавні люди також спостерігали полярні сяйва. Малюнків у печерах біля 30 тисяч років.
Михайло Ломоносов виявив головну причину виникнення північного сяйва - вона полягала у взаємодії електричних струмів в атмосфері. Заряджені частинки Сонця, потрапляючи в атмосферу планети, взаємодіють з повітрям, після чого з'являються чарівні переливи вогників.
Планета - магніт для заряджених частинок, який утворює магнітні поля, завдяки металевому ядру. Дане тяжіння вабить все заряджені об'єкти і направляє в бік своїх магнітних полюсів. У Північному і Південному півкулі сонячний вітер стикається із земною атмосферою, створюючи напруження, перетворюється на світло, що і є північним сяйвом.
Атоми починають поступово заспокоюватися, з'являється світловий фотофон. При втраті азотом електронів колір сяйва буде синіх і фіолетових відтінків. Якщо азот нічого не втрачає - червонуватих, а якщо з електроном буде взаємодіяти кисень, то виникають зелені та червоні відтінки.
Види північного сяйва
Північне сяйво розділяється на два основних види: дифузне, дискретне.
Дифузне
Дифузне - в вигляді безликого світіння в атмосфері. На відміну від точкового, його можна навіть не побачити неозброєним оком з урахуванням повної темряви.
Точкове, дискретне північне сяйво
Точкові, інакше звані дискретними, можуть бути різної яскравості. Побачити х можна лише пізно вночі, тому що вдень вони просто невиразні. На півночі Росії явище прозвали північним полярним, туди щороку приїжджає безліч туристів, охочих спостерігати дане явище.
Як утворюється північне сяйво?
Освіта аврори пов'язано з вивільненням частинок світла у верхніх ділянках атмосфери. Висота освіти - близько 80 кілометрів над земною поверхнею. Сяйво виникає через те, що дрібні частка азоту і кисню стикаються між собою, поступово набуваючи збуджений стан.
Коли все заспокоюється, електрон повністю відновлюється, утворюючи світлові кванти. Взаємодія з різними атомами газів призводить до зміни світіння на інший колір.
Роль кисню
Кисень - найбільш незвичайний елемент, з огляду на його повернення в початковий стан, що займає менше секунди. Випромінювання зеленого світла триває не більше двох хвилин, після з'являється червоний.
Стикаючись з іншими атомами, відбувається поглинання енергії і світло припиняє випромінюватися. Подібні зіткнення трапляються не так часто, тому що в тих ділянках атмосфери дуже мало кисню. Все частіше зіткнення відбуваються в міру пересування ближче до землі, тому червоне свічення припиняється в міру наближення до землі, а зелене і зовсім повністю зникає біля поверхні.
Роль сонячного вітру і магнітосфери
Постійно навколо планети проходять сонячні вітри оточує планету, він являє собою виряджені частки розжареної плазми, які в усіх напрямках виходять від Сонця. Вітер виходить через вплив мільйонів градусів корони Сонця.
Сонячний вітер наближається до планети на швидкості 400 км / с. Його щільність становить приблизно 5 іонів на кубічний сантиметр. Напруженість магнітних полів вимірюють в Тесла, для плазми вона становить від двох до п'яти. Коли на Сонці відбуваються магнітні бурі, плазма рухається швидше. Міжпланетні магнітні поля з'являються на Сонце в місцях виникнення сонячних плям, сонячний вітер швидко поширюється силовими лініями на космічні простори.
Земна магнітосфера
Формування земної магнітосфери тісно пов'язане з впливом сонячних вітрів на магнітне поле планети. Магнітосфера перешкоджає попаданню сонячних вітрів на Землю, відволікає їх на пристойному стані і вдаряє магнітними хвилями. Ширина магнітосфери приблизно дорівнює 30 земним радіусів, а на темній стороні планети збільшується до 200 радіусів. Потік плазми в магнітосфері стає більше по мірі збільшення щільності, турбулентності вітрів.
Крім перпендикулярного зіткнення планети з магнітосферою, плазмові потоки можуть пересуватися по напрямках вгору і вниз. Вони повністю втрачають енергію в областях аврори, через що і з'являється світіння.
Як часто відбувається північне сяйво?
Зустрічається на територіях Росії, Північної Америки та Аляски. Можуть зустрічатися не однаково часто, періодично їх кількість сильно змінюється. Виникнення північного сяйва безпосередньо залежить від сонячної активності на даний момент часу. Раз в 11,5 років сяйва з'являються вкрай часто, після чого активність дещо пригасає.
Цікавий факт: Полярне сяйво в звичайних умовах в основному поширюється на території до трьох тисяч кілометрів, за часів сонячних бурь ця цифра може дуже сильно збільшитися і аврори покриватимуть колосальні території.
Чому виникає північне сяйво?
В основному, спостерігати північне сяйво можна тільки на магнітних полюсах Землі, виглядає явище як зелено-червоне свічення, яке в міру наближення до поверхні поступово згасає. Точкові сяйва показують те, як виглядає магнітне поле на даних момент, а також ярмо зміни в певні проміжки від хвилини, до декількох годин. Часто аврори з'являються біля рівнодення.
Північне сяйво вкрай яскраве в ті моменти, коли сонячні вітри дмуть інтенсивніше. Іони стикаються між собою, навколо полюсів з'являються цілі кола зі світла. Полярне сяйво буває не тільки на Землі, але і на інших планетах. З'являються через зіткнення іонів кисню, зарядженого вітру на території магнітосфери планети, відмінності в кольорі можна пояснити видами стикаються газів.
Вплив сонячної активності
Зв'язок між активністю Сонця і полярним сяйвом вперше запідозрили в кінці XIX століття, через 70 років провели нові дослідження, завдяки яким природа аврори стало відома кожному жителю планети.
Через зустрічі заряджених частинок різних газів виникає світіння. Сонячна поверхня має температуру приблизно в 6 тисяч, а ось її корона розігрівається до мільйонів градусів за Цельсієм. Іони стикаються вкрай інтенсивно, вільні позитивні і негативні частинки вириваються з атмосфери Сонця, вилітаючи на свободу в безкраї простори космосу.
Одержаний вітер потрапляє в навколоземний простір, де переміщаються магнітним полем в сторону земних полюсів. Наша планети надійно захищає нас від сонячних вітрів.
Де найбільш підходяще місце для спостереження Північного сяйва
На якому полюсі планети можна побачити північне сяйво?
Північне сяйво можна зустріти на обох полюсах планети. Воно виглядають як неправильний еліпс з центром, розташованим прямо над магнітними полюсами Землі. Вчені з'ясували, що полярні сяйва повністю відображають один одного на обох полюсах Землі. Повністю повторюється не тільки форма, але і розміри і колір.
Де краще спостерігати за північним сяйвом?
Так як явища з'являються виключно біля магнітних полюсів, аврори слід спостерігати на територіях за кордоном північного полярного кола. Ще їх можна зустріти спостерігають на півдні Гренландії, Ісландії, в Норвегії і Сибіру. Явища можна побачити на обох полюсах, в Антарктиді і на півдні Індійського океану.
Найкраще спостерігати явище на темних територіях (далеко від освітлених міст, трас), повністю відключивши всі гаджети.
Найбільш вдалий час спостережень
Полярне сяйво являє собою циклічне явище, пік якого спостерігається кожні 11 років, тому саме в цей період сонячна активність досягає свого піку. Попередній пік спостерігався в 2013 році, а найближчий буде в 2024.
Зима на Північному полюсі планети - кращий період для спостережень. В цей час день триває зовсім мало, зате ночі довгі і темні. Найкращий час для спостережень - опівночі.
Звуки, які генеруються північним сяйвом
Часом на спеціальне обладнання можна зафіксувати звуки, що видаються сяйвом. Це різноманітні шуми на кшталт ударів, тріска і білого шуму, вони дуже короткі і ледь вловимі. Вчені довгий час не могли виявити існування звуків - вони з'являлися настільки рідко, що можна було списати на несправність апаратури.
Звук важко зафіксувати - аврори розташовуються занадто далеко від земної поверхні. Дослідники фінського університету довели існування шумів, записавши їх. Звук з'явився на відстані в 70 метрів над поверхнею через взаємодію заряджених частинок і газів. Звуки вкрай рідкісні, тому щасливчиків, що змогли їх почути, не так багато. Освіта шумів можливо тільки в високу сонячну активність в безвітряну погоду без інших подразників.
В яких країнах можна спостерігати північне сяйво?
Найпрекраснішими вважаються ті сяйва, які помічаються в високих широтах планети, на територіях Аляски, Канади, північних скандинавських народів. Також спостерігаються на півдні Гренландії. Найбільше північних сяйв спостерігається в період високої сонячної активності. Найдешевше побачити полярне сяйво можна в Мурманську.
Як побачити північне сяйво в Росії?
Щоб побачити північне сяйво, потрібно бути готовим до багатьох ситуацій. Варто розуміти, що очікування виникнення сяйва може зайняти тривалий час. Будуть і безсонні ночі, так як шанс побачити вогні більше саме в нічний час. У хмарну погоду краще йти в ліжко - північного сяйва не буде видно так само, як і зірок на небі.
Погода і освітлення населених пунктів сильно псують все плани - найкраще вибиратися за місто. Сяйво часто буває слабким, вогні міст тільки заглушають його красу.
За полярним колом вкрай холодні ночі, тому одяг варто підбирати з розумом - не варто брати холодні речі. У машині повинен бути додатковий бензин, можна взяти термос з гарячим чаєм. Також можна взяти дрова і рідина для розпалювання, спорудити багаття і грітися про нього. На багатті можна також посмажити романтичну вечерю.
На території Росії Північне сяйво добре спостерігати в Архангельській і Мурманської області, республіці Комі, Таймирському півострові і в Хибинских горах.
Штучні «північні сяйва»
Схоже на полярне сяйво світіння з'являлося після експериментів міністерства оборони Сполучених Штатів з ядерними вибухами в верхніх шарах атмосфери в липні 1957 - грудні 1958. Випробування проводилися для вивчення полярного сяйва і радіаційного поясу Землі.
Світіння в вигляді малинової дуги з променями помічали на початку серпня 1958 року на Гавайських островах і в районі острова Апіа після вибухів на висоті 70 і 40 км в центрі Тихого океану над атолом Джонсон. Інше подібне явище спостерігалося в кінці серпня - вересні того ж року в Атлантичному океані після трьох вибухів операції «Аргус», що прогриміли в сотнях кілометрів над поверхнею. Червоне світло також помітили на іншому кінці магнітного поля - на Азорських островах.
Експерименти показали, що ядерні вибухи в десятках кілометрів над землею привели не тільки до світіння газів, а й до серйозних збурень в магнітному полі і іонізованих шарах атмосфери.
Штучні полярні сяйва були викликані електронами, що утворилися в момент ядерного вибуху після b-розпаду. Ці високоенергетичні частинки рухаються по дотичній до магнітного поля Землі і, стикаючись з молекулами азоту і кисню, викликають світіння порушених газів у верхніх шарах атмосфери. Подібні дослідження образів дозволили зрозуміти природний механізм появи полярного сяйва і пов'язаних з ними природних явищ.
Крім заряджених частинок, світіння верхніх шарів атмосфери викликають викиди натрію і калію з двигунів злітають ракет. Механізм цього явища далекий від полярного сяйва і ближче швидше до звичайного світіння повітря, викликаного природними причинами.
Існує ще один антропогенний феномен світіння високих шарів атмосфери, обумовлений викидами ракетами газоподібного натрію або калію. Це явище можна назвати штучним світлом на відміну від штучного полярного сяйва, так як його причини близькі до тих, які викликають природне світіння повітря.
Північне сяйво і легенди
Будь-які природні явища вражали древніх людей, тому що не були вивчені. Полярного сяйва також приписували містичне походження. Деякі північні народу припускали, що боги так радіють і спостерігачі можуть очікувати щастя. Деякі, навпаки, очікували лише неприємностей від божества вогню. У різних північних народів були свої легенди про північне сяйво.
Жителі Норвегії згадували про райдужному мосту, по якому боги сходили на землю. Деякі припускали, що сяйво з'являється через вогнів в руках валькірій, що відбиваються від їх обладунків і спотворює в дивовижні візерунки. Інші припускали, що так танцюють покійні дівчата.
Фінські народи вважали, що сяйво з'являється через палаючої річки Ружу, що розділяє світ живих і мертвих.
Ескімоси, які проживають на територіях Північної Америки, вірили, що сяйво можна викликати свистом, а прибрати простим плескання в долоні.
Ескімоси, які проживають на Алясці, побоювалися сяйва. Вони вважали, що воно приносить лише біди і нещастя. Перед виходом на вулицю під час сяйва кожен брав з собою зброю. Також вважалося, що довгі спостереження за вогнями призводять до божевілля.
Можливо, навіть за міфи про драконів ми повинні бути вдячні Аврорі. Найбільша битва Святого Георгія і дракона також могла бути пов'язана з північним сяйвом.
