– один из удивительных феноменов нашей планеты, который обычно можно увидеть в северных широтах. Но иногда его можно увидеть даже в Лондоне или в штате Флорида. Более того северное сияние видно даже на самом юге Земли – в Антарктиде. Встречается этот феномен и на других планетах Солнечной системы: Марсе, Юпитере, Венере.

Северное сияние: что это такое

Северное сияние (полярное сияние или аврора) - люминесценция (свечение) в верхних слоях атмосферы планеты Земля. Эти слои обладают 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.

Возбуждённые атомы успокаиваются и начинают излучать световой фотофон;
Если азот (N), столкнувшись с солнечными частичками, теряет электроны, то его молекулы преобразуются в синий и фиолетовый цвета;
Если электрон никуда не пропадает, то появляются красные лучи;
Когда солнечный ветер взаимодействует с кислородом (O), электрон не исчезает, но начинает выпускать лучи зелёного и красных цветов.

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.
Эскимосы Аляски утверждают, что северное сияние несет беду. Прежде чем выйти наружу, в прежние времена они брали оружие для защиты. Многие верили, что если долго наблюдать за огнями, то можно сойти с ума.
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:
на северном полюсе (хорошо видно его на впадине Росса);
в ;
в Северной Америке (от 20 до 200 раз в год);
на севере скандинавских стран, особенно на острове Шпицберген. Здесь наблюдать его можно не реже, чем в Северной Америке;
в широтах между Лондоном и Парижем – 5-10 раз в году;
на севере Флориды северное сияние бывает четырежды в год;
в – на Кольском полуострове;
в Шотландии (причем в апреле);
из космоса (когда отсутствует влияние нижних плотных слоёв атмосферы, которые значительно искажают зрелище).
Увидеть северное сияние можно и на других планетах Солнечной системы – на Юпитере, Венере, Марсе, и возможно и на Сатурне.
Пока что все тайны мерцающих огней ещё не разгаданы. Особенно интересует учёных вопрос, сопровождается ли оно звуковым эффектом.

Первая работа по облачности была выполнена акад. Вильдом в начале 70-х годов XIX столетия. Так как до 70-х годов облачность записывалась словами, а не цифрами, то точность таких определений мала. Вторая работа написана Воейковым, который для оценки облачности воспользовался 10-баль-ной системой, но для подробной характеристики облачности наблюдений было ещё мало. В 1895 г. вышла работа Шенрока, содержащая графики годового хода облачности, а также карту распределения облачности по сезонам и за год. Позднее он дал карту распределения облачности (1900 г.), составленную по более полным материалам. В 1925 году в Атласе промышленности, а позднее (1939 г.) в Большом советском атласе мира были напечатаны карты облачности, составленные Е. С. Рубинштейн. В прежних работах данные по облачности к одному периоду не приводились. Это сделано в последней работе Е. С. Рубинштейн, хотя на возможность такого приведения указывал уже ранее Конрад.

Солнечное сияние изучалось Фигуровским (1897) и Ваннари (1907- 1909 гг.). Более поздних работ, характеризующих распределение солнечного сияния и облачности в СССР, не имеется.

ГОДОВОЙ ХОД ОБЛАЧНОСТИ

Можно выделить четыре основных типа годового хода облачности в СССР.

I тип, восточноевропейский, с максимумом облачности зимой, минимумом летом, наблюдается приблизительно между 60-й и 42-й параллелями и от западных границ СССР до 70° меридиана. К востоку от Азовского моря максимум облачности наступает в декабре, на северном побережье Чёрного моря ^Одесса, Таганрог) и в Туркмении - в январе; в Крыму - в феврале. Во всей области отмечается большая амплитуда облачности.

II тип, восточносибирский, характеризуется максимумом облачности в летнее полугодие, минимумом - зимой. Этот тип наблюдается в восточносибирской и дальневосточной областях. Здесь всюду самый ясный месяц - январь или февраль. Время же наступления максимума изменяется в очень больших пределах: от мая до августа. Так, на нижнем течении Амура максимум наблюдается в мае; на среднем течений, в Благовещенске - в июне; на верхнем течении, в Нерчинске, максимумы (мало выдающиеся)- в мае и августе.

III тип, переходный, с минимумом и максимумом облачности в переходные сезоны, характерен для всей остальной территории СССР (исключая горные массивы), т. е. для западносибирской области (между 60 и 90е долготы и от 50 до 67° с. ш.), Крайнего Севера, а также для Бессарабии и Черноморского побережья Кавказа.

IV тип, высокогорный, имеет минимум облачности зимой и максимум - в мае или июне. Малая облачность в горах зимой объясняется тем, что в это время года образуются преимущественно низкие слоистые облака, не достигающие вершин гор (Большой и Малый Кавказ, горы Средней Азии, Алтай).

Амплитуда годового хода облачности, как правило, возрастает в направлении от побережий внутрь континента, тогда как средняя облачность по тому же направлению уменьшается.

Суточный ход облачности в тёплое полугодие в Европейской части СССР имеет два максимума: один ночью (за счёт слоистых облаков при соответствующих типах погоды), другой днём (при образовании облаков вследствие восходящих токов); в холодное полугодие обычно наблюдается лишь один максимум (ночью или утром). В Азиатской части СССР отмечается преимущественно один максимум облачности - летом в дневные, зимой в утренние часы.

В горных районах страны летом ясно выражен дневной максимум облачности, тогда как зимою - ночной.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАЧНОСТИ

Согласно расчётам Брукса, средняя облачность распределяется следующим образом в зависимости от широты (для северного полушария):

В СССР наибольшая облачность наблюдается над Арктикой и Белым морем (широта около 70°), где она составляет в среднем за год 88%, а в ноябре и декабре 94% (маяк Сосновец). По направлению к югу и особенно к юго-востоку облачность уменьшается, составляя в Туране (широта 40° - 50°) 35-25%, в Крыму и в Закавказье 50%, в Забайкалье и Средней Азии 35% и на Дальнем Востоке 35-40%.

Зимой наименьшая облачность наблюдается в Забайкалье и восточносибирской области (20-35%), что находится в тесной связи с высоким атмосферным давлением и низкими температурами.

Зимняя изонефа в 60% пересекает середину Каспия и, касаясь западных окраин Арала, направляется к Уралу. Далее она проходит по восточному склону Урала до устья Оби, а затем поворачивает на юго-восток и, огибая Васюганские болота, достигает Новосибирска. Затем изонефа следует по Енисею до Карского побережья. Таким образом, по восточному склону Урала и в центральной части Западносибирской низменности облачность несколько понижена, что должно быть связано с западными нисходящими воздушными массами, переваливающими через Урал.

На Мурманском побережье и Кольском полуострове облачность снижается до 70%. местами до 65%. что аналогично распределению относительной влажности, которая здесь ниже, чем на материке, потому что прилегающие водоёмы теплее материка и нагревание со стороны моря сказывается на побережье. К западу отсюда облачность увеличивается, достигая в Прибалтике 80%. Над территорией Карело-Финской республики облачность несколько понижена (70%), что находится в тесной связи с антициклоном, господствующим над Финляндией.

Зимние изонефы в основном направлены с севера на юг, так как для зимы характерно убывание облачности с запада на восток.

Весной, в связи с ослаблением циркуляции атмосферы, облачность уменьшается на западе и возрастает вследствие увеличения конвекции тёплого воздуха на востоке.

Летом облачность уменьшается с севера на юг (от 70% в Арктике, до 10% в Туране). Над балтийским побережьем облачность понижена (45-50%), что Шенрок объясняет доходящим сюда феном из Швеции. Каминский отрицал такое объяснение, так как если бы сюда принесенные феном массы воздуха и доходили, они оказались бы уже увлажнёнными вследствие прохождения над морем. Исследованиями Каминского, Михайловской и др. установлено, что над плоскими побережьями морей летняя облачность понижена вследствие слабо развитых конвективных токов; морские ветры почти не испытывают здесь трения и не успевают прогреться для образования конвекции.

Самая незначительная облачность летом (10% в среднем за август) наблюдается в Средней Азии. На Северном Кавказе облачность повышена вследствие поднимающихся здесь по склонам гор масс воздуха, приносимых господствующими ветрами с северной составляющей.

Летом в сравнении с зимою распределение облачности является как бы повёрнутым на 90°: зимой облачность уменьшалась с запада на восток, летом она убывает с севера на юг (несколько увеличиваясь на востоке и убывая на западе), так что изонефы идут теперь главным образом вдоль параллелей.

Осень - переходный период. Распределение облачности близко к годовому её распределению. На севере облачность 70°%, на юге (в Средней Азии) 20-30%. На берегу Балтийского моря нет понижения облачности, которое наблюдалось летом.

В тесной связи с облачностью находится распределение ясных и пасмурных дней. Число ясных дней в среднем за год в СССР колеблется от 20 в районе Белого моря до 200 в турано-казахской области, пасмурных - соответственно от 200 до 20. Безоблачной погодой отличаются закаспийские районы, где в году бывает до 200 совершенно ясных дней (Термез 207), и Забайкалье (Чита 140); Забайкалье выделяется ещё и тем, что здесь в году мало пасмурных дней (Чита имеет в среднем только 38 пасмурных дней). Наиболее пасмурная погода свойственна Белому морю, где среднее годовое число пасмурных дней около 200, а ясных - не более 20. В годовом ходе наибольшее количество ясных дней в Европейской части СССР, Западной Сибири и Средней Азии приходится на лето. На Дальнем Востоке и в Восточной Сибири максимум ясных дней приходится на зиму.

Наибольшая вероятность пасмурных дней для Европейской части СССР приходится на зиму: в январе она достигает здесь 80%, тогда как в Азиатской части - от 30% до 60%, а в Забайкалье даже 20%; в июле наибольшей пасмурностью отличается Дальний Восток и Крайний Север СССР (60-70%); наименее вероятны пасмурные погоды в турано-казахской области (5%).

А. Ф. Дюбюк приводит следующие данные, характеризующие повторяемость (в %) ясных и пасмурных дней при различных воздушных массах в Европейской части СССР.

Наибольшее количество пасмурных дней - зимой, особенно при ТВ и мПВ. Ясные дни имеют значительную повторяемость (27%) при АВ, тогда как при мПВ и ТВ их почти не бывает.

Летом наибольшее количество пасмурных дней бывает при АВ и кПВ, а ясных - при мПВ и ТВ.

СОЛНЕЧНОЕ СИЯНИЕ

Продолжительность солнечного сияния за год увеличивается с севера на юг и с запада на восток в обратном соотношении с облачностью. Так, вдоль 30-го меридиана число часов солнечного сияния за год составляет: в Павловске (ф=59°4Г) - 1550, в Бусанах (ф=58°ЗГ) - 1642, в Новом Королёве (ф = 55°09′)-1860, в Коростышеве (ф = 50°19′) - 2044, в Одессе (ф=46°30′) - 2200.

Увеличение продолжительности солнечного сияния с запада на восток видно по следующим станциям, расположенным приблизительно на 54-й параллели: Сувалки (у,=22°57′) - 1800, Минск (у = 27°33′) -1930, Полибино (у = 52°56’1 - 2200, Троицк (у=61°34′) - 2300, Бодайбо (у=114°13′) - 2088.

Однако есть исключения из правила. На востоке Европейской части СССР, в Уфе, Молотове и на Северном Кавказе, имеются области с малой продолжительностью солнечного сияния. Эти аномалии стоят в связи с интенсивным здесь образованием облаков.

Над крупными промышленными центрами, где наибольшая мутность атмосферы, заметно уменьшение числа часов солнечного сияния. В Ленинграде средняя суточная продолжительность солнечного сияния 3,8 часа, т. е. меньше, чем в Халиле (4,1) и Павловске.

В летнее полугодие по количеству часов солнечного сияния выделяется Туранская низменность: в Байрам-Али всего на 7% солнца меньше, чем в Каире. В Средней Азии продолжительность солнечного сияния летом достигает 92% от возможного, на южном берегу Крыма 80%, в Тбилиси 70%, в Гудуаре 54%. На побережье Балтийского моря продолжительность солнечного сияния больше, чем в глубине материка Ч В зимнее полугодие наибольшим числом часов солнечного сияния отличаются Забайкалье (около 1000 час), Кисловодск (760 час), Сухуми (770 час).

Суточная продолжительность солнечного сияния в теплее полугодие колеблется в Европейской части СССР от 4,5 часа на севере (Териберка) до 11,5 часа на юге (Ялта), в Азиатской части от 6 час. на севере (Игарка) до 14 час. на юге (Термез). В холодное полугодие (октябрь-март) продолжительность солнечного сияния колеблется от 0 до 5 час. в сутки.

Годовой ход солнечного сияния в общем противоположен ходу облачности. Все пункты СССР можно разделить на две основные группы: 1) станций с одним годовым максимумом, 2) станций с двумя максимумами.

На севере СССР максимум продолжительности солнечного сияния приходится на июнь, т. е. на период полярного дни.

При продвижении на юг максимум передвигается к осени, так что в Туране главный максимум уже в августе или сентябре.

В Сибири главный максимум солнечного сияния наступает весной, минимум - осенью; в дальневосточной области резко выражены летний минимум и зимний максимум продолжительности солнечного сияния, обусловленные здесь состоянием облачности муссонных периодов. На юге Европейской части СССР один максимум наступает в мае, другой - в июле или августе.

Местные географические факторы нарушают закономерность годового распределения продолжительности солнечного сияния. Например, в Акатуе летом в дневные часы солнца мало из-за преобладания кучевых и грозовых облаков; аналогично в Кисловодске (с мая по июль особенно) продолжительность солнечного сияния менее, чем в значительной части европейской территории

В Сибири зима - ясное время года, и в полуденное время солнца больше, чем в остальной части СССР. В северо-западной части СССР солнца мало, особенно с ноября по февраль, что связано не только с малой продолжительностью дня, но также и с прохождением множества циклонов и с образованием туманов.

Раздел метеорологии, изучающий солнечную, земную и атмосферную радиацию, называется актинометрией. Ее основная задача - измерение потоков лучистой энергии. Актинометрические данные нужны для научного ведения сельского хозяйства, в строительстве, при проектировании зданий и сооружений, для работы и исследований в области гелиотехники. Солнечная радиация широко используется в лечебных целях в курортологии.

Солнце - источник энергии почти для всех природных процессов на Земле. Энергия, поступающая из глубинных слоев земли, а также излучение, приходящее от звезд, ничтожно малы по сравнению с энергией, поступающей от Солнца.

Рассмотрим некоторые определения, используемые в метеорологии. Энергия, излучаемая солнцем и поступающая на Землю, называется солнечной радиацией . Радиация, (не путать с радиоактивностью - ионизирующим излучением) поступающая в атмосферу и затем на земную поверхность в виде пучка лучей, называется прямой . Часть солнечной радиации, отражающейся от земной поверхности и от облаков, называется отраженной радиацией . Суммарная радиация - это сумма прямой и рассеянной радиации . Состав суммарной радиации меняется в зависимости от высоты солнца, прозрачности атмосферы и облачности. Суточный и годовой ход суммарной радиации определяется главным образом изменением высоты солнца. Но влияние облачности и прозрачности воздуха сильно усложняет эту простую зависимость и нарушает плавный ход суммарной радиации. Суммарная радиация существенно зависит так же от широты места. С уменьшением широты ее суточные суммы увеличиваются, а амплитуда ее годового хода уменьшается.

На всей территории Приморья наблюдается обычный годовой ход суммарной радиации с минимумом в декабре (3.2-6.0 ккал/см 2 - данные до 1951г.) и максимумом в конце весны - начале лета (9.2-15.4 ккал/см 2). На северных станциях края максимум суммарной радиации приходится на июнь, а при переходе к южным широтам наблюдается смещение его на май.

Если сравнить величины о сезонных значениях суммарной радиации для некоторых пунктов Приморья и Европейской территории России и Украины, расположенных на одной и той же широте, то оказывается, что зимой Владивосток получает больше солнечной радиации, чем города Краснодар и Сочи. Это объясняется тем, что зима в Приморье отличается малой облачностью. Летом же, в Приморье солнце показывается реже, преобладает облачность и частые дожди.

Величины суммарной радиации (ккал/см 2)
для некоторых пунктов Приморского края, России и Украины

Для туристов и отдыхающих на юге Приморья интересна действительная продолжительность солнечного сияния. Она зависит от продолжительности дня, облачности и закрытости горизонта. Наибольшие значения продолжительности солнечного сияния приходятся на март, сентябрь и октябрь. Минимальные значения наблюдаются в июне и июле. Происходит это потому, что весной и осенью продолжительность солнечного сияния достаточно велика по сравнению с зимними месяцами, а повторяемость дней с облачностью и туманами гораздо меньше, чем летом.

Радиационный баланс атмосферы и подстилающей поверхности - это алгебраическая сумма потоков радиации, поглощаемой и излучаемой атмосферой. Эти потоки являются основными климатообразующими факторами, важнейшими компонентами теплового баланса атмосферы. Он может быть положительным и отрицательным.

На территории Приморского края радиационный баланс в течение четырех месяцев (ноябрь, декабрь, январь, февраль)оказывается отрицательным. В остальные месяцы и за год его значения положительные. Радиационный баланс на территории края изменяются в пределах от 22 ккал/см 2 (Агзу) до 46 ккал/см 2 (Владивосток).

Интересно сравнить его значения для некоторых пунктов Приморья и Европейской территории России. Годовые величины радиационного баланса для пунктов Приморья оказываются на 12 - 18 ккал/см 2 меньше, чем годовые величины радиационного баланса для пунктов Европейской части, расположенных соответственно на тех же широтах. Это объясняется главным образом тем, что в Приморье в летнее время облачность значительно снижает приходную часть радиационного баланса.

С развитием строительства зон отдыха и важности солнечной энергетики для автономных систем электроснабжения появляется необходимость в качественных данных о суммарной радиации в пунктах Приморского края. Такую информацию можно получить в Отделе автоматизации и режимной гидрометеорологии Приморскгидромета.

Полярное сияние или аврора (Aurora Borealis) это естественное свечение (люминесценция) неба, которое хорошо видно, особенно, в высоких широтах, оно вызвано столкновением заряженных частиц с атомами в верхних слоях атмосферы (термосферы).

Как образуется полярное сияние? Заряженные частицы магнитосферы, которые она захватывает из солнечного ветра, направляются магнитным полем Земли в атмосферу. Большинство сияний происходят в регионах, известных как зоны полярных сияний, которые, как правило, располагаются на удалении 10-20 градусов от магнитного полюса, определяемого осью магнитного диполя Земли. Во время геомагнитной бури, эти зоны расширяются до более низких широт, так что появляется возможность увидеть полярное сияние в Москве.

Классификация

Северное сияние над озером

Полярное сияние как природное явление классифицируются на диффузное и точечное (дискретное). Диффузное выглядит как безликое свечение в небе, которое может быть не видно невооруженным глазом, даже в темную ночь. Точечные — различаются по яркости, от едва видимых невооруженным глазом, до достаточно ярких, настолько, чтобы читать газету в ночное время. Точечное северное сияние можно увидеть только на ночном небе, потому что оно не настолько яркое, чтобы стать заметным и днем. Полярное сияние на севере России известно, как северное полярное сияние.

Северное сияние причины возникновения

Северное сияние возникает в стратосфере вблизи магнитного полюса, оно видно в виде зеленоватого свечения, иногда с примесями красного. Точечные полярные сияния часто демонстрируют линии магнитного поля, и могут изменять свою форму от нескольких секунд до нескольких часов. Когда можно увидеть северное сияние? Оно чаще всего происходит вблизи равноденствия.

Магнитное поле Земли и сияния тесно связаны. Магнитное поле Земли захватывает частицы солнечного ветра, многие из которых затем перемещаются по направлению к полюсам, где и сталкиваются с атмосферой Земли. Столкновения между этими ионами, атмосферными атомами и молекулами и приводит к выбросам энергии в виде свечения атмосферы, появляющихся в виде больших кругов вокруг полюсов. Аврора более яркая во время интенсивной фазы солнечного цикла, когда выбросы корональной массы многократно увеличивают интенсивность солнечного ветра. Полярное сияние на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне можно посмотреть в этой .

Южный полюс

Есть ли северное сияние на южном полюсе? Да, полярное сияние на южном полюсе, имеет те же особенности, которые почти идентичны северному. Есть ли северное сияние в Антарктиде, спросите вы? Да, их видно из высоких южных широт Антарктики, Южной Америки, Новой Зеландии и Австралии.

Как образуется северное сияние

Оно является результатом высвобождения фотонов в верхней части земной атмосферы, на высоте примерно 80 км. Молекулы азота и кислорода под действием заряженных солнечных частиц переходят в возбужденное состояние, а при переходе в основное состояние восстанавливается электрон и излучается квант света. Различные молекулы и атомы дают разный цвет свечения, например: кислород — зеленый или коричневато-красный, в зависимости от количества поглощенной энергии, азот синий или красный. Синий цвет азота возникает, если атом восстанавливает электрон ионизации, красный — при переходе в основное состояние из возбужденного.

Роль кислорода

Кислород является необычным элементом с точки зрения его возвращения в основное состояние: этот переход может занимать ¾ секунды, а излучать зеленый свет до двух минут, после чего он становится красным. Столкновения с другими атомами или молекулами поглощают энергию возбуждения и предотвращают излучение света. В верхних частях атмосферы процент кислорода низкий и такие столкновения достаточно редки, что дает время кислороду излучать красный квант света. Столкновения становятся более частыми по мере продвижения вглубь атмосферы, так что ближе к поверхности красное излучение не успевает образоваться, а у поверхности даже зеленое свечение прекращается.

Галерея изображений

Изображения авроры сегодня встречаются значительно чаще, в связи с ростом качества и доступности цифровых камер, которые имеют достаточно высокую чувствительность. Ниже представлена галерея наиболее впечатляющих снимков.

Солнечный ветер и магнитосфера

Земля постоянно погружена в потоки — разреженного потока горячей плазмы (газ из свободных электронов и положительных ионов), испускаемых Солнцем во всех направлениях, который образуется в результате воздействия двух миллионов градусов тепла Солнечной короны.

Солнечный ветер, как правило, достигает Земли со скоростью около 400 км/с, плотностью около 5 ионов/см3 и напряженностью магнитного поля 2-5 нТл (Напряженность магнитного поля Земли измеряется в Теслах и у поверхности Земли, она как правило, составляет 30,000-50,000 нТл). Во время , потоки солнечной плазмы могут быть в несколько раз быстрее и межпланетное магнитное поле (ММП) может быть гораздо сильнее.

Межпланетное магнитное поле формируется на Солнце, в области солнечных пятен, а по его силовым линиям в космос простирается солнечный ветер.

Земная магнитосфера

Земная магнитосфера формируется под воздействием солнечного ветра и магнитного поля Земли. Оно образует собой препятствие на пути солнечного ветра, отвлекая его, на среднем расстояние около 70 000 км (11 радиусов Земли), и формирует головную ударную волну на расстоянии от 12000 км до 15000 км (от 1,9 до 2,4 радиусов). Ширина магнитосферы Земли, как правило составляет 190 000 км (30 радиусов), а на ночной стороне длинный шлейф магнитосферы, из вытянутых силовых линий поля, распространяется на огромные расстояния (> 200 радиусов Земли).

Поток плазмы в магнитосфере растет с увеличением плотности и турбулентности в потоке солнечного ветра.

В дополнение к перпендикулярному столкновению с магнитным полем Земли, некоторые потоки магнитосферной плазмы двигаются вниз и вверх, вдоль силовых линий магнитного поля Земли и теряют энергию в авроральных зонах атмосферы, вот от чего появляется северное сияние. Магнитосферные электроны ускоряются и сталкиваясь с газами атмосферы вызывают свечение атмосферы.

Карты Северной Америки и Евразии с границей полярных сияний при разных уровнях геомагнитной активности; Kp = 3 соответствует низкому уровню геомагнитной активности, в то время как Kp = 9 — самый высокий уровень.

Полярное сияние в России иногда наблюдаются и в умеренных широтах, когда магнитная буря временно увеличивает авроральный овал. При индексе геомагнитной активности Кр=6-9 возможно увидеть на широте Москвы.

Северное сияние: прогноз

Северное сияние в режиме реального времени (онлайн), обновление происходит каждые 30 секунд

Магнитные бури и северное сияние наиболее распространены во время пика одиннадцатилетнего цикла солнечной активности и в течение трех лет после этого пика. В авроральной зоне вероятность образования свечения, зависит в основном от уклона межпланетного магнитного поля.

Ось вращения Солнца наклонена 8 градусов по отношению к плоскости орбиты Земли. Солнечный ветер выдувает потоки плазмы быстрее от солнечных полюсов, чем от экватора, тем самым средняя скорость частиц у магнитосферы Земли убывает каждые шесть месяцев. Скорость солнечного ветра наибольшая (в среднем примерно на 50 км/с) в районе 5 сентября и 5 марта, когда Земля располагается под максимально высоким углом к плоскости вращения Солнца.

Почему возникает северное сияние

«Блуждающий свет»

Из-за столкновений между молекулами и атомами атмосферы Земли и заряженными частицами, захваченными магнитосферой из солнечного излучения. Различия в цвете обусловлены типом газа, который сталкивается. Наиболее распространенным цветом свечения является бледно-желтовато-зеленый, который формируется молекулами кислорода, расположенными на высоте 80 км над землей. Редкие полярные сияния красного цвета формируются атомами кислорода на высоте порядка 300 км. Азот ответственен за синий или пурпурный-красный цвет.

Влияние солнечной активности

Связь между северным сиянием и солнечной активностью была заподозрена примерно в 1880 году. Благодаря исследованиям, проведенным с 1950-х, мы теперь знаем, что электроны и протоны солнечного ветра захватываются магнитосферой Земли и сталкиваются с газами в атмосфере.

Температура над поверхностью Солнца (речь идет о короне, сама поверхность Солнца имеет температуру ок. 6000 градусов) составляет миллионы градусов по Цельсию. При этой температуре, столкновения между ионами весьма интенсивны. Свободные электроны и протоны вырываются из солнечной атмосферы в результате вращения Солнца и улетают через прорехи в магнитном поле. В околоземном пространстве, заряженные частицы в значительной степени отклоняются магнитным полем Земли. Магнитное поле Земли слабее всего на полюсах и поэтому заряженные частицы попадают в атмосферу Земли и сталкиваются с частицами газа именно на полюсах. Эти столкновения излучают свет, который мы воспринимаем как полярное сияние.

Где наиболее подходящее место для наблюдения Северного сияния

Их можно увидеть в северном или южном полушарии, в виде неправильной формы овала с центром над магнитным полюсом. Ученые узнали, что в большинстве случаев, полярное сияние на разных полюсах являются зеркальным отображением друг друга, которое происходит в то же время, с аналогичной формой и цветом.

Поскольку явления происходят вблизи магнитных полюсов, то северное сияние удобно наблюдать за северным полярным кругом. Их можно также увидеть на южной оконечности Гренландии и Исландии, северном побережье Норвегии и к северу от Сибири. Южные полярные сияния сосредоточены в кольце вокруг Антарктиды и южной части Индийского океана.