Вам когда-нибудь доводилось заворожённо наблюдать за мерцающими разноцветными огнями, танцующими в ночном небе у полюсов? Речь идёт о Северном сиянии, или Авроре Бореалис.

Оно вдохновляло легенды и вызывало восхищение на протяжении веков, но настоящая история этого зрелища кроется в науке — и, честно говоря, она впечатляет. Возьмите чашку любимого напитка, и давайте разберёмся, как рождается это космическое световое шоу.

Что же такое Северное сияние?

Северное сияние — это природное световое явление, которое чаще всего наблюдается в высоких широтах, таких как Норвегия, Аляска, Канада и Исландия. Оно возникает из-за взаимодействия заряженных частиц Солнца с магнитным полем Земли. Эти огни могут принимать форму занавесов, спиралей или лучей, окрашенных в яркие зелёные, красные, фиолетовые и синие оттенки, танцующих в ночном небе.

Роль Солнца: непрерывный поток частиц

Наше Солнце постоянно испускает поток заряженных частиц, известный как солнечный ветер, состоящий в основном из электронов и протонов, движущихся со скоростью около 400–800 километров в секунду. В периоды высокой солнечной активности — например, во время вспышек или корональных выбросов — этот поток усиливается. Когда эти высокоэнергетические частицы достигают Земли, они сталкиваются с магнитосферой — магнитным полем нашей планеты, которое простирается на десятки тысяч километров в космос и защищает нас от вредного солнечного излучения.

Как формируется Аврора? Шоу столкновения частиц

У магнитных полюсов линии магнитного поля направляют эти заряженные частицы Солнца вниз, к ионосфере — верхнему слою атмосферы Земли, обычно на высоте от 80 до 500 километров. Здесь солнечные частицы сталкиваются с атомами и молекулами кислорода и азота. Эти столкновения возбуждают атомы атмосферы — электроны в них подскакивают на более высокие уровни энергии. Когда электроны возвращаются обратно, они испускают фотоны — частицы света — и создают сияющие авроры, которые мы видим.

Почему столько цветов?

Цвет зависит от двух факторов: типа газа и высоты столкновений.

- Зелёный: самый распространённый цвет авроры, вызванный испусканием света атомами кислорода с длиной волны около 557,7 нанометра. Эти столкновения происходят примерно на высоте 100–150 километров.

- Красный: кислород также может излучать красный свет с длиной волны 630 нанометров, но эти свечения происходят выше — более 200 километров. Красные авроры встречаются реже и чаще наблюдаются во время сильных солнечных бурь.

- Синий и фиолетовый: исходят от молекул азота. Ионизированный азот испускает синий свет на длине волны около 428 нанометров, а нейтральный азот может давать фиолетовые и розовые оттенки. Эти цвета обычно появляются на более низких высотах, ниже 100 километров.

Когда и где можно увидеть авроры?

Авроры чаще всего возникают около Аврального овала — кольцеобразной зоны вокруг геомагнитных полюсов. Лучшее время для наблюдения — во время геомагнитных бурь, которые чаще случаются в пике 11-летнего солнечного цикла. Северное сияние видно в основном с поздней осени до ранней весны, когда ночи самые длинные и небо — самое тёмное.

Могут ли учёные предсказать Северное сияние?

Да! Космические агентства, такие как NASA и NOAA, следят за солнечной активностью с помощью спутников, например Solar Dynamics Observatory и Advanced Composition Explorer. Они отслеживают солнечные вспышки и состояние солнечного ветра, предоставляя прогнозы авроры на основе силы и направления потока, достигающего магнитосферы Земли. Индекс Kp — глобальная шкала от 0 до 9, измеряющая геомагнитную активность и помогающая предсказывать видимость авроры. Чем выше Kp, тем выше шанс увидеть впечатляющее световое шоу.

Почему это важно?

Помимо своей завораживающей красоты, авроры служат важными индикаторами космической погоды. Солнечные бури, создающие интенсивные авроры, могут нарушать работу GPS, радиосвязи и даже электросетей на Земле. Изучение аврор помогает учёным понимать и готовиться к этим последствиям солнечной активности.

Итог

Так что, если вам повезёт увидеть Северное сияние, помните: вы наблюдаете потрясающий танец между заряженными частицами Солнца и защитным магнитным щитом нашей планеты. Это световое шоу природы, управляемое физикой и химией — поистине зрелище из другого мира!