Что такое северное сияние?

• Солнечная система

Северное сияние — это естественное оптическое атмосферное явление, возникающее в верхних слоях земной атмосферы, когда заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с молекулами газов — кислородом и азотом. Эти взаимодействия вызывают свечение воздуха, которое мы наблюдаем как переливающиеся ленты света на ночном небе.

Солнце представляет собой огромный источник энергии, излучающий не только свет и тепло, но и потоки заряженных частиц — солнечный ветер. Он распространяется по всей Солнечной системе со скоростью до 960 километров в секунду, особенно во время вспышек на Солнце.

Когда эти частицы достигают Земли, они встречают магнитное поле нашей планеты, которое направляет их к геомагнитным полюсам. Именно там они сталкиваются с атомами и молекулами атмосферного воздуха, вызывая яркие цветные всполохи — так называемые полярные сияния.

Как происходит сияние?

Атмосфера состоит в основном из кислорода и азота. При попадании солнечных частиц:

• Молекулы азота могут потерять электроны или быть возбуждены. В первом случае появляется синий и фиолетовый свет, во втором — красноватый оттенок.
• Кислород, напротив, не теряет электроны, но может временно поглотить энергию. После этого он излучает зелёный или красный свет, в зависимости от высоты и силы воздействия.

Цвет сияния зависит от того, на какой высоте происходят эти столкновения:

• Ниже 120 км — преобладают синие и фиолетовые оттенки
• От 120 до 150 км — появляется жёлто-зелёное сияние
• Выше 150 км — доминирует красный цвет

Наиболее часто можно наблюдать зелёное сияние, поскольку наш глаз более чувствителен именно к этому цвету, и оно возникает на высоте, где концентрация кислорода наиболее подходящая для его образования.

Роль магнитного поля

Земля подобна огромному магниту. Её магнитное поле формируется движением расплавленного железа в ядре планеты. Оно защищает нас от большей части солнечного ветра, отклоняя заряженные частицы в сторону.

Однако у полюсов силовые линии магнитного поля открыты, что позволяет частицам проникать в атмосферу. Именно поэтому северное сияние чаще всего видно в высоких широтах, таких как Канада, Норвегия, Швеция, Финляндия, Исландия, Аляска и север России.

Интересно, что сияние на Южном полюсе (аврора аустралис) выглядит почти так же, как на Северном, но из-за меньшего количества населённых пунктов в этих регионах оно реже становится объектом наблюдений.

Где и когда можно увидеть северное сияние?

Северное сияние чаще всего появляется в поясе авроральной активности, который охватывает области, расположенные примерно в радиусе 2500 км от магнитного полюса.

Наиболее частые места наблюдения:

• Северный полюс – сияние бывает практически каждую ночь;
• Скандинавские страны: Норвегия, Швеция, Финляндия — особенно в зимнее время;
• Северная Америка: Аляска, Канада;
• Россия: Кольский полуостров, Архангельская область, Якутия;
• Британские острова: иногда видно в Шотландии и даже южнее — в Англии;
• Париж и Лондон: 5–10 раз в год;
• Север США: до самых северных штатов, таких как Миннесота или Мичиган.

В средние века северный магнитный полюс находился в другом месте, и сияния были видны даже на территории современного Китая.

Лучшие условия для наблюдения:

• Ясное небо;
• Далеко от городского света;
• Неполная Луна;
• Осенью и весной, когда солнечная активность выше;
• Холодная, тихая ночь.

Интересные особенности

Цвета и формы

Северное сияние может принимать самые разные формы: от плавных волн и дуг, напоминающих танцующие завесы, до резких лучей и спиралей. Длина светящихся структур может достигать 1600 километров, а ширина — до 160 километров.

Звуки сияния

Финские учёные обнаружили, что на высоте 70 метров над поверхностью могут возникать звуковые эффекты: треск, хлопки и короткие импульсы. Однако эти звуки очень редки и трудно различимы в условиях обычной окружающей среды.

Периоды активности

Сияния происходят постоянно, но особенно ярко проявляются во время повышения солнечной активности, которая имеет циклический характер. Каждые 11 лет на Солнце наблюдается пик активности, и в этот период северные сияния становятся чаще, ярче и заметнее на более низких широтах.

Почему северное сияние важно?

Это явление — не просто зрелищное представление, а важнейший индикатор:

• Солнечной активности;
• Состояния магнитного поля Земли;
• Процессов в верхних слоях атмосферы.

Ученые используют данные о северных сияниях для:

• Прогнозирования магнитных бурь;
• Изучения космической погоды;
• Предупреждения о возможных сбоях в связи и электросетях.

Мифы и легенды

Северное сияние веками будоражило воображение людей. Разные народы объясняли его по-разному:

Эскимосы

Они считали, что сияние — это игра духов предков, которые бросают череп моржа вверх и вниз. Чтобы защититься, люди хлопали в ладоши, веря, что это отгонит духов.

Индейцы

Для некоторых племён сияние было воротами в мир богов, через которые забирали души умерших. Для других — это огни шаманов, освещающие путь к мудрости.

Норвежцы

Северное сияние воспринималось как мост между мирами, по которому спускались боги. Также существовала версия, что это свет от щитов валькирий, летящих по небу.

Финны

Финская легенда говорит о реке Ружа, которая соединяет земной и небесный миры. Сияние считалось знаком благословения и предвестником хороших перемен.

Русские поверья

На Руси северное сияние связывали с движением между мирами. Его могли принимать за духовную энергию или знак свыше, указывающий на перемены.

Современное изучение

Первым серьёзным исследованием явления занимался Михаил Ломоносов. Он проводил эксперименты с электрическими разрядами в разреженных газах и пришёл к выводу, что сияние связано с электрическими токами в атмосфере.

Позднее эта теория была подтверждена. Ученые установили, что сияние — результат взаимодействия солнечного ветра с ионосферой, и сегодня используют спутники и радары для прогнозирования его появления.

Северное сияние и другие планеты

Северное сияние — не уникальное явление только для Земли. Похожие процессы наблюдаются и на других планетах:

• Юпитер — там сияния гораздо мощнее и видны в радиодиапазоне и ультрафиолете.
• Сатурн — сияет в ультрафиолетовых и радиоволнах.
• Уран и Нептун — тоже имеют свои сияния, хотя они менее доступны для наблюдения.
• Марс — не имеет достаточного магнитного поля, чтобы создать аналогичный эффект.