Жители Севера видели сияния всегда и объясняли их по-своему. В преданиях разных народов это отблески на доспехах небесных воительниц, огни, зажжённые духами, или лисица, высекающая хвостом искры из снега. Научное объяснение складывалось постепенно, и оказалось, что причина этого света находится в полутораста миллионах километров от Земли.
Ветер от Солнца
Солнце непрерывно испускает поток заряженных частиц — в основном электронов и протонов. Этот поток называют солнечным ветром. До Земли он долетает за два-три дня, а после мощных выбросов солнечного вещества — быстрее.
Планету защищает магнитное поле. Оно отклоняет частицы, и солнечный ветер обтекает Землю, как вода обтекает камень. Но при этом он передаёт магнитосфере энергию: сжимает её с дневной стороны и вытягивает в длинный хвост с ночной. Когда накопленная энергия высвобождается, частицы внутри магнитосферы разгоняются и вдоль силовых линий устремляются к Земле — туда, где эти линии входят в атмосферу, то есть к областям вокруг магнитных полюсов.
Почему небо светится
На высоте от ста до нескольких сотен километров быстрые электроны сталкиваются с атомами и молекулами разреженного воздуха и передают им энергию. Возбуждённый атом через мгновение возвращается в обычное состояние и отдаёт излишек в виде света. По тому же принципу светится газ в неоновой рекламной трубке.
Цвет зависит от того, какой газ светится и на какой высоте:
- самый частый, жёлто-зелёный, даёт атомарный кислород на высоте около ста — ста пятидесяти километров;
- красное свечение — тоже кислород, но значительно выше, где воздух ещё разреженнее;
- синие и фиолетовые тона, а также малиновая кайма у нижнего края лент принадлежат азоту.
Глаз в темноте плохо различает цвета, поэтому слабое сияние часто кажется белёсым, а на фотографиях с длинной выдержкой выглядит гораздо ярче и красочнее.
Где и когда его видно
Сияния возникают не над самыми полюсами, а в кольцевой зоне вокруг них — авроральном овале. На севере он проходит через Скандинавию, север России, Аляску, Канаду, юг Гренландии и Исландию. В Южном полушарии такое же кольцо окружает Антарктиду, и южное сияние наблюдают в основном полярники и жители юга Новой Зеландии и Тасмании.
В России сияния чаще всего видны в Мурманской области, на севере Карелии, в Архангельской области, на Ямале, Таймыре, в Якутии. Нужны тёмное небо вдали от городских огней и ясная погода. Сезон длится с конца августа по апрель: летом на Севере слишком светло.
Во время сильных магнитных бурь овал расширяется, и сияния становятся видны гораздо южнее — в средней полосе России, а изредка и ещё ближе к тропикам. Частота таких событий следует примерно одиннадцатилетнему циклу солнечной активности.
Как сияние изучали
Михаил Ломоносов в середине XVIII века наблюдал сияния и предположил их электрическую природу — догадка, для своего времени очень смелая. На рубеже XIX и XX веков норвежский физик Кристиан Биркеланд ставил опыты с намагниченным шаром в вакуумной камере: направляя на него поток электронов, он получал светящиеся кольца вокруг полюсов и сделал вывод, что сияния вызывают частицы, приходящие от Солнца. Окончательно эту картину подтвердили спутниковые измерения.
Самая известная магнитная буря случилась в 1859 году; её называют событием Каррингтона по имени английского астронома, наблюдавшего накануне яркую вспышку на Солнце. Сияния тогда видели в тропических широтах, а на телеграфных линиях возникали сильные токи и искрили аппараты.
Красота с практическим значением
Сияние само по себе безвредно. Но бури, которые его вызывают, могут мешать радиосвязи и спутниковой навигации, наводить токи в длинных линиях электропередачи и трубопроводах. Поэтому за Солнцем ведут постоянное наблюдение, а службы космической погоды выпускают прогнозы — ими пользуются и энергетики, и охотники за сияниями.
Полярное сияние — редкий случай, когда невидимую связь Земли с Солнцем можно увидеть своими глазами. Достаточно оказаться ясной ночью в северных широтах и набраться терпения.
