Что такое полярное сияние кратко
Полярное сияние
Полярное сияние — мистический, непредсказуемый и красивый феномен. Оно внезапно появляется и точно так же неожиданно исчезает.
Причиной северного сияния является солнечный ветер. Этим термином называют вещество, выброшенное из верхней оболочки светила — солнечной короны. Оно состоит из заряженных частиц — электронов и ионов, летящих в космосе с громадной скоростью. Иными словами, солнечный ветер представляет собой поток высокоскоростной плазмы.
Солнечный ветер распространяется от Солнца во всех направлениях, небольшая его часть «дует» и на нас. Попадая в магнитное поле Земли, его заряженные частицы начинают двигаться особым образом: они перемещаются вдоль магнитных силовых линий, одновременно вращаясь вокруг них, то есть двигаются по спирали. Поскольку силовые линии магнитного поля Земли сходятся к полюсам, то и частицы солнечного ветра отклоняются туда же. Вот почему полярные сияния наблюдаются в высоких широтах, то есть ближе к северу.
На высотах от 90 до 1000 км эти энергичные солнечные «посланники» сталкиваются с молекулами верхних слоев атмосферы. Удары весьма чувствительны, так что эти молекулы получают добавочную порцию энергии и переходят в состояние с более высокой энергией.
Возвращаясь в начальное, равновесное состояние, молекулы атмосферы излучают кванты света видимого диапазона, которые проявляются в виде полярного сияния.
Полярное сияние обычно наблюдается на полюсах (откуда и название явления). Полярное сияние, наблюдаемое на южном полюсе, называют южным, а на северном полюсе – северным.
Земному наблюдателю полярное сияние представляется в виде быстро меняющегося свечения неба или движущихся лучей, полос и корон. Это одно из красивейших природных явлений на нашей планете. Полярные сияния могут продолжаться от десятков минут до нескольких суток.
Полярные сияния на других планетах
Это явление встречается не только на нашей планете, но и на ее соседях по Солнечной системе. Спектры полярных сияний зависят от состава атмосфер планет. Например, если для Земли наиболее яркими являются линии излучения кислорода и азота в видимом диапазоне, то для Юпитера — линии излучения водорода в ультрафиолете. Магнитные поля планет-гигантов Солнечной системы значительно сильнее магнитного поля Земли, что обусловливает больший масштаб полярных сияний этих планет по сравнению с полярными сияниями Земли. С помощью космического телескопа «Хаббл» получены качественные изображения полярных сияний этих планет.
От чего зависит цвет полярного сияния?
Спектры (цвета) полярных сияний зависят от состава атмосферы. Для Земли наиболее яркими являются линии излучения кислорода и азота в видимом диапазоне. Высота появления полярных сияний зависит от параметров атмосферы планеты. На Земле красное свечение кислорода наблюдается на высотах 200-400 км, а совместное свечение азота и кислорода — на высоте около 110 км. Для земных полярных сияний характерна размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.
Полярное сияние
Полярное сияние – особенности наблюдения: что это такое с фото и видео, исследование, циклы Солнца, виды северных сияний, искусственный тип, где наблюдать.
Полярное сияние – это природное явление, которое заключается в свечении разреженных верхних слоев атмосферы, обусловленное столкновением на высоте до 1000 км электронов и протонов, попавших в атмосферу из космического пространства, с молекулами и атомами воздуха. Взаимные ударения частиц с молекулами азота и кислорода возбуждают последние и приводят их в состояние с высокой энергией.
В свою очередь, северное сияние – это процесс возврата частиц в равновесное состояние через излучение квантов света определенных длин волн. Наблюдать его можно в обоих полушариях на широтах 67-70 ˚в авроральных овалах, окружающих магнитные полюса нашей планеты. В периоды повышенной солнечной активности полярное сияние можно увидеть даже на широтах 45-50˚. Астрономы любители часто присылают удивительные фото и видео северного сияния, которые можно увидеть на нашем сайте.
Как правило, полярные сияния визуализируются в зимнее время. Именно поэтому в России давно появилось устойчивое название этого явления «северное сияние». Ведь в нашем понимании север – это место, где всегда снежно и морозно, например, Архангельск, Мурманск, Арктика. На самом деле, полярные сияния гораздо чаще случаются в осеннее-весенний период, а их пик приходится на весеннее или осеннее равноденствия. Полярные сияния цикличны. Один цикл составляет 27 дней и 11 лет.
Северное сияние формируется под воздействием солнечного возмущение. Доказательством тому служит цикличная природа этого явления. При этом циклы совпадают с 11-летними колебаниями солнечной активности и с вращением Земли за 27 суток. Дополнительным аргументом является концентрация полярных сияний в областях возмущений магнитных полей.
Изучение полярного сияния
Визуально, полярное сияние представляет яркие вспышки на небосклоне, которые сопровождаются колоссальным выбросом энергии. Иногда сила излучения превышает землетрясение в 5-6 баллов. Кроме того, периодически можно наблюдать пульсирующие полярные сияния, во время которых слышен легкий треск или свистящий звук.
Виды полярных сияний различают по форме: однородные полосы и дуги, пульсирующие духи и поверхности, пятна, всполохи, короны, проблески, лучи и лучистые дуги. Как правило, природное шоу начинается с появления на небе наиболее распространенной формой сияния – сплошной дуги, а по мере возрастания яркости она трансформируется в иные формы.
Уровень яркости влияет и на цвет полярного сияния. Существует международная шкала для определения интенсивности свечения, которая варьируется от I до IV баллов. Так, слабые сияния I-III баллов кажутся человеку однотонными, поскольку их цветовая интенсивность находится ниже границы визуального восприятия. Сияния III-IV баллов чаще видятся как цветные – зеленые, желтые, фиолетовые или красные. Удивительно, но основная часть излучения исходит от атмосферных частиц (атомарный кислород), которые придают полярным сияниям желтоватые тона или красноватую или зеленоватую лучистость.
Поскольку толщина полярного сияния составляет лишь несколько сотен километров, через него отлично визуализируются яркие звезды.
Полярное сияние можно наблюдать не только с Земли, но и с глубин космоса. Более того, с борта космического корабля открывается поистине невероятный вид на это явление, поскольку там обзору не мешают ни облака, ни Солнце, ни плотные слои атмосферы, значительно искажающие картинку. Космонавты говорят, что из космоса полярное сияние выглядит как яркая, постоянно двигающаяся и меняющая формы амёба.
Полярное сияние видно и с иных планет. К примеру, атмосфера Венеры также порождает полярное сияние, природа которого аналогична природе его земного собрата.
Искусственное полярное сияние
При желании человек может собственноручно вызвать полярное сияние. К примеру, полярное сияние формируется ядерным взрывом в верхних слоях атмосферы. Когда-то такой опыт был проведен американским министерством обороты. Тогда военные смогли создать дугу ровного малинового цвета, который постепенно менялся на фиолетовый, красные и зеленый. Проанализировав цвет искусственного полярного сияния, ученые сделали вывод о том, что причина их формирования обусловлена возбуждением атмосферного азота и кислорода и столкновением их с заряженными частицами.
Также полярное сияние может сформироваться вследствие ракетного выброса. Прочем ученые называют данное явление искусственным свечением. Ниже представлены фото северных сияний. Однако вы можете воспользоваться специальным туром или экскурсией, чтобы увидеть это явление самостоятельно. Или же используйте наши онлайн телескопы, чтобы полюбоваться на полярное сияние, за которым наблюдают веб камеры в режиме реального времени.
Потрясающие фотографии полярного сияния
Что такое северное сияние
Северное сияние – один из удивительных феноменов нашей планеты, который обычно можно увидеть в северных широтах. Но иногда его можно увидеть даже в Лондоне (где расположен знаменитый Тауэрский мост) или в штате Флорида. Более того сияние видно даже на самом юге Земли – в Антарктиде. Встречается этот феномен и на других планетах Солнечной системы: Марсе, Юпитере, Венере.
В России северное сияние можно увидеть на Кольском полуострове, в селе Териберка в Воркуте, Хатанге или в Якутии.
Северное сияние: что это такое
Полярное сияние (северное сияние) — свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.
Северное сияние – это тысячи разноцветных огоньков, зажигающихся на небе в темные ночи. Огни бывают самых разных форм и цветов: синие, желтые, красные, зеленые. За секунду темное небо окрашивается в яркие цвета и становится видно вокруг на многие километры как будто днем. Северное или полярное сияние уже тысячи лет удивляет и очаровывает людей, однако не все относятся к нему с восхищением, в легендах некоторых народов, о которых мы расскажем ниже, оно считалось дурным знаком.
Северное сияние: что это такое и как происходит
Давайте разберемся, что это такое северное сияние, которое удивляет и пугает людей, живущих возле северного и южного полюсов?
Загадку таинственных огней отгадал еще Михаил Ломоносов, решив, что здесь играет роль электричество. Чтобы подтвердить свою теорию, ученый через колбы, наполненные различными газами, пропустил ток. После опыта колбы засияли неповторимыми цветами.
Проще говоря, выброшенные нашим Солнцем заряженные частицы (солнечный ветер) заставляют воздух Земли переливаться разноцветными огнями.
Земля является для частиц магнитом, который образует магнитные поля из-за токов, возникшие при вращении ядра, в основе которого лежит железо. С помощью магнитного притяжения наша планета «ловит» пролетающий солнечный ветер и направляет его туда, где находятся магнитные полюса. Там солнечные частицы моментально притягиваются к ним, и от столкновения солнечного ветра с атмосферой, появляется энергия, преобразовывающаяся в свет, которая и образует северное сияние.
Северное сияние: легенды
С давних времен северное сияние связывали с разными таинственными и порой даже мистическими событиями. Одни народы считали, что небесный огонь приносит счастье, якобы у богов в это время праздники. Другие считали, что сильно разгневался бог огня и надо ожидать неприятностей. Давайте послушаем, что гласят про северное сияние легенды разных народов.
Норвежцы упоминают о мерцающем мосте, который временами появляется на небосводе, чтобы боги спустились на землю. Одни называли сияние огнями в руках валькирий, чьи доспехи начищены до блеска и от них возникает удивительное сияние. Другие рассказывали что огни – танец душ умерших девушек.
В рассказах древних финнов полярное сияние означает горящую огнём реку Ружу, которая разделяет мир мёртвых и мир живых.
Североамериканские эскимосы верят, что заставить заиграть небосвод разноцветными огнями можно свистом, а хлопнув в ладоши – немедленно погасить их.
Есть все основания предполагать, что именно благодаря сиянию и возникли мифы о драконах. Многие учёные считают, что битва Святого Георгия, который покровительствует всем англичанам, связана не с ужасным змеем, а с полярным сиянием!
Когда можно увидеть Северное сияние
Тем, кто хочет наверняка знать, когда можно увидеть северное сияние, стоит внимательно прочесть этот абзац. Его можно увидеть ясной, морозной ночью, при неполной луне, желательно вдали от города (чтобы не мешал свет фонарей). Полярное сияние появляется в основном с октября по январь и возникает на высоте от 80 и до 1000 километров над уровнем моря и длится от 1 часа до целых суток.
Чем агрессивнее ведёт себя Солнце, чем больше взрывов на нём происходит, тем дольше длится полярное сияние. Наиболее красивые сполохи можно увидеть раз в 11 лет (такова цикличность Солнца).
Северное сияние, фото которого всегда эффектны, чем-то напоминает закат (только в ночное время), но может также воплощаться в виде спиралей или дуг. Ширина цветной ленты вполне может превышать 160 км, длина – 1500 км.
Сам цвет полярного сияния зависит во многом как от того, с каким газом взаимодействует солнечный ветер, но и от высоты, где это произошло. Если газы атмосферы столкнулись на высоте более 150 км – цвет сияния будет красным, от 120 до 150 км – жёлто-зелёным, ниже 120 км – фиолетово-синим. Чаще северное сияние оказывается бледно-зелёным.
Кадры, полученные с космоса, подтвердили версию, что полярное сияние с южной стороны земного шара почти зеркально отображает это явление с северной стороны. Оно представляет собой кольца диаметром в 4000 км, которые опоясывают полюса.
Где можно увидеть Северное сияние?
Увидеть сияние в Средневековье, когда северный магнитный полюс находился восточнее, можно было не только в Скандинавии или на севере России, но даже на севере Китая.
Теперь увидеть северное сияние можно возле магнитных полюсов нашей планеты:
Полярное сияние
Полярное сияние – одно из самых красивых атмосферных явлений природы. В зависимости от места возникновения может называться северным или южным.
Что такое северное сияние
Северным сиянием называют красочное свечение верхних слоев атмосферы в северной части планеты. Аналогичное явление в противоположном полушарии называется южным сиянием. Возникает на высоте 80-1000 километров над Землей.
Причины возникновения явления – солнечные ветры, вызывающие физические процессы в магнитосфере Земли. Ветры бывают достаточно сильными и способны изменять траекторию движения заряженных частиц. Составные частиц электроны и протоны попадают в верхние слои атмосферы. Результатом становится ионизация, небо озаряется свечением.
Явление оказывает воздействие на здоровье человека. Частота пульсации свечения напоминает ритмы работы человеческого мозга. Люди с хроническими заболеваниями подвержены обострению, возникновению головных болей, тошноты.
Народное название природного явления в русском языке – пазори. Современный термин сменил «пазори» после распространения в научной литературе. Название «Северное сияние» – результат дословного перевода немецкого слова «Nordlicht».
В английском и романских языках светящееся явление природы называют Авророй – в честь древнеримской богини рассвета. Древние греки подчеркивали словом «аврора» необычайную красоту неба во время восхода Солнца.
Механизм образования
Учеными до сих пор не найдено полное объяснение физических процессов, вызывающих полярные сияния. Разная интенсивность солнечных ионизированных частиц приводит к различным физическим сценариям.
Энергетические частицы пересекаются с верхней атмосферой. В результате активизируются атомы и молекулы газов, входящие в состав атмосферных слоев. В конце пути частицы происходит ионизация.
Плотность газов зависит от высоты в поле силы тяжести. Аврора различается на разных высотах атмосферы. Свет азота и кислорода исходит с высоты 100 км. Красный свет окутывает слои на 200-400 км высоте. Причина свечения кислорода – излучение атомов в метастабильном состоянии.
Аналогичное явление встречается на других планетах Солнечной системы. Пример – Венера. Массой, размером, орбитой планета близка Земле. Происхождение свечения аналогично земному. Сияние проявляется белым диффузным пятном. Причина – слабое магнитное поле планеты. В 2004 году появление полярного свечения зафиксировано на Марсе.
Согласно астроному Стюарту Кларку существуют следующие виды полярных сияний:
А. Брекке выделяет отдельный тип сияния – занавески. Внешне вид напоминает шторы. Разноцветные складки внутри дуг заполняют полностью видимое небо. Альтернативное название вида – «дискретная аврора». Высокая яркость и отблески – характерная черта. Явление сопровождается высокой яркостью. Чтение книг становится комфортным ночью под открытым небом.
Различные формы сияния обусловлены магнитным полем Земли. Внешний вид зависит от формы светящихся частиц. Положение наблюдателя влияет на угол обзора формы.
Полярное сияние также отличается цветом:
Где и когда можно наблюдать явление
Вести наблюдение за полярным сиянием лучше всего с сентября по март. Увидеть зрелище можно и летом, но осенью, зимой солнечные частицы проявляют высокую активность. Свечение охватывает следующие страны: Россия, Исландия, Норвегия, Швеция, Финляндия, Канада, Аляска США. Среди российских городов явление охватывает Мурманск, Хибины, Архангельск, Воркуту, Хатангу. Аналогичное явление наблюдает южный полюс и Антарктида.
Чтобы увидеть полноценное свечение нужно соблюдение условий. Наблюдение следует вести ночью. Хороший вариант – наблюдать во время полярной ночи, которая может долго длиться. Следует выехать за город, ведь городской свет фонарей подавляет свечение в небе. Зимой погода облачная, ранняя весна – лучшее время для наблюдения.
Полярное сияние
Красочное действие, происходящее на небосводе, именуется северным сиянием. Фееричное шоу наблюдали жители планеты на протяжении многих тысячелетий, но обосновать с научной точки зрения где и когда оно появляется смогли только недавно. Жители, проживающие в широтах, где наблюдаются полярные ночи, в свое время дали явлению народное название — сполохи или пазори, а также приписывали ему различные мифические свойства и рассказывали интересные легенды.
Что такое полярное сияние
Полярное сияние – это одно из уникальных природных явлений, представляющее собой многоцветное свечение, возникающее в определенных слоях атмосферы вследствие взаимодействия ее магнитного поля с частицами солнечного ветра.
Подобное световое действие на небе – это поистине неимоверное природное явление и его можно лицезреть в ночное время на территории стран, расположенных как на севере земного шара, так и на его юге. Именно от этого и зависит название сияния — северное или южное.
Классификация
Согласно научным исследованиям полярное сияние классифицируется по нескольким признакам.
Исходя из формы явление делится на такие виды:
Кроме того, существует специальная шкала интенсивности свечения, исходя из которой полярные сияния делятся на четыре группы: одно и двухбалльные свечения являются слабыми по интенсивности и выглядят однотонными, а трех и четырехбалльные — более интенсивны и видятся человеческим глазом как цветные (желтые, красные, зеленые, фиолетовые).
Если говорить о цвете свечения, то чаще всего взору представляется красочное световое шоу в зеленых оттенках:
Чрезвычайно редко можно наблюдать феерию цветов красного или красно-розового оттенка. Установлено, что на цвет сияния может влиять высота, где произошло столкновение заряженных частиц:
Цветовая гамма свечения также зависит от того, с какими молекулами происходит столкновение в атмосфере заряженных частиц солнечного ветра. К примеру, красные оттенки могут возникать при соприкосновении частиц с молекулами кислорода:
Если же в этом процессе участвует азот, то взору откроются световые иллюминации с синим или пурпурно-красным оттенком:
Очень редко встречается белое полярное сияние.
Помимо красочного свечения при полярном сиянии можно услышать определенные звуки, к примеру, треск или шуршание. По мнению ученых это связано с активностью Солнца в период очередного выброса энергии в атмосферу. Услышать подобные звуки можно довольно редко и только при условии безветренной погоды и отсутствия вблизи других источников звука.
Учитывая все характеристики, которые исследуются учеными, можно спрогнозировать в какое время и в каких местах можно будет наблюдать необычайной красоты северное и южное сияния.
Как образуется сияние
Согласно современному трактованию отблески светового небесного шоу зарождаются из-за столкновения заряженных частиц небесного светила с магнитными ионами Земли. Происходит мощный выброс энергии, образующий цветные люминесценции. Явление наблюдается в местности, наиболее приближенной к полюсам Земли.
Если не углубляться в научную теорию, северное сияние, как и южное, случаются после выброса небесным светилом в атмосферу заряженных частиц. Эти частицы могут направляться в разные стороны, в том числе по направлению к земной поверхности. Скорость движения потока частиц может достигать 960 км/с. Именно поэтому ученые назвали этот поток «солнечным ветром». Стремясь в сторону Земли с огромной скоростью, частицы ударяются об атмосферу, создавая при столкновении волнение магнитного поля, вследствие чего на небе отображается полярное сияние.
В зависимости от ряда факторов световое действие может распространяться на ширину около 160 километров, а его длина может достигать 1,5 тысяч километров.
Где и когда можно наблюдать
В большинстве случаев активность полярных сияний наблюдается в северных и южных широтах, хотя полюбоваться световым представлением могут и жители Лондона, штата Флорида, а также Антарктиды. Данное небесное действие происходит в период с октября по январь. Отвечая на вопрос, сколько длится полярная ночь, стоит отметить, что активность полярных сияний может продолжаться в течение суток, а иногда может закончится и через час. Световое шоу лучше всего лицезреть в сильный мороз в ночное время. Днем свечения могут быть мало заметны.
Установлено, что появление северного сияния происходит с интервалом в 11 лет.
Во времена Средневековья полярная ночь представлялась взору в Скандинавии, на Севере России, а также в северной части Китая, поскольку магнитный полюс земного шара располагался немного правее, чем сейчас.
В наше время полюбоваться ночной игрой света можно:
Так как северное сияние наблюдается непосредственно вблизи магнитных полюсов Земли, то наиболее заметным явление становится при нахождении наблюдателей за северным полярным кругом. Довольно часто радужную феерию на небе могут посмотреть жители Гренландии, Исландии, северного побережья Норвегии, а также местности, расположенной ближе к северу от Сибири. Южное полярное сияние образуется в кольце вокруг Антарктиды и южной части Индийского океана.
Наблюдать северное сияние также можно и из космоса:
При этом световые шоу достаточно красочно проявляются и на других планетах Солнечной системы, к примеру, на Юпитере, Венере, Марсе.
История изучения явления
Полярное сияние — это зрелище необычайной красоты, которое люди регулярно наблюдают на небосводе. Но как оно образуется долгое время никто точно определить не мог.
Данное явление наблюдалось еще в давние времена и об этом есть упоминания в записях, к примеру:
Ряд гипотез образования сияния даже приблизительно не соответствовали действительности, к примеру:
Наиболее приближенную к современному научному обоснованию гипотезу предложил Э. Галлей, который говорил, что северное сияние вызывает «светящаяся магнитная жидкость».
Первым, кто смог обосновать теорию происхождения красочного действия, является М.В. Ломоносов, который путем научных исследований в лабораторных условиях показал, как получается северное световое шоу. Он взял стеклянный шар, выкачал из него воздух и пропускал через этот шар электрические разряды. При этом в шаре получалось свечение, которое было очень похожее на то, что происходит на небосводе. В своих опытах ученый использовал различные пары газов, и доказал, что каждый вид газа создает разное свечение.
Другие ученые стали развивать гипотезу, предложенную М.В. Ломоносовым, и нашли подтверждение, что северное сияние имеет электрический характер. В дальнейшем стало происходить изучение «солнечного ветра», образующегося из-за выброса Солнцем заряженных частиц, устремляющихся к магнитному полю Земли. Кроме того была установлена взаимосвязь полярного сияния и магнитных бурь, поскольку частицы «солнечного ветра», пытаясь проникнуть в магнитное поле Земли, вызывают его сильнейшее возмущение.
Наиболее точное определение явления было дано только в наше время благодаря значительному развитию современной физики и полученным результатам в области космических исследований. К примеру, в январе 1975 года русскими и французскими учеными был проведен эксперимент по созданию искусственного прототипа северного сияния, которое наблюдалось над северной тайгой. Для этого с острова Кергелен в Индийском океане была запущена ракета «Эридан» с электронной пушкой на борту. В назначенное время из пушки был выпущен поток заряженных частиц. Несмотря на то, что мерцание огней на небосводе было слабым и непродолжительным, ученым открылась новая перспектива, позволяющая более продуктивно подойти к изучению процесса образования северного сияния в околоземном пространстве Земли.
Полярное сияние — это уникальный феномен в природе, который завораживает своей красотой. Данное явление считается единственным заметным для невооруженного человеческого глаза проявлением воздействия солнечной корпускулярной радиации на околоземное пространство и атмосферу нашей планеты.