Полярное сияние — одно из немногих космических явлений, которые можно наблюдать, просто подняв голову. Светящиеся дуги, занавесы и лучи, медленно переливающиеся в ночном небе, с давних времён поражали жителей северных краёв. Сегодня природа этого свечения хорошо изучена, и от этого оно не стало менее впечатляющим.
Как объясняли сияния раньше
У народов Севера было множество толкований. В преданиях саамов, скандинавов, жителей Сибири и Аляски сияния связывали с духами предков, небесными битвами или отблесками огня. Поморы называли сияния «сполохами» и замечали, что во время них «дурит матка» — отклоняется стрелка компаса. Это наблюдение оказалось очень точным.
Научные объяснения поначалу были далеки от истины: думали об отражении солнечного света от льдов или о свечении ледяных кристаллов в воздухе. Михаил Ломоносов одним из первых предположил, что сияние имеет электрическую природу, и ставил опыты со свечением разрежённого воздуха в стеклянных шарах. В начале XX века норвежский физик Кристиан Биркеланд воспроизвёл явление в лаборатории: он направлял поток электронов на намагниченный шар в вакуумной камере и получал светящиеся кольца вокруг его полюсов.
Что происходит на самом деле
Источник энергии сияний — Солнце. От него непрерывно летит поток заряженных частиц, солнечный ветер. Магнитное поле Земли не пускает их прямо к поверхности, но часть энергии передаётся частицам внутри магнитосферы. Они разгоняются и вдоль магнитных силовых линий устремляются вниз, к приполярным областям.
На высоте примерно от ста до трёхсот километров эти частицы сталкиваются с атомами и молекулами воздуха. Те получают избыток энергии и почти сразу отдают его в виде света. По сути, сияние — это гигантская природная газосветная лампа, работающая по тому же принципу, что и рекламные трубки.
Откуда цвета
Каждый газ светится по-своему.
- Зелёный — самый частый цвет. Его даёт атомарный кислород на высотах около ста — ста пятидесяти километров.
- Красный тоже принадлежит кислороду, но на бо́льших высотах, свыше двухсот километров. Красные сияния появляются при сильных бурях, и именно их иногда видят далеко на юге.
- Синие, фиолетовые и розоватые оттенки связаны с азотом. Чаще всего они заметны на нижнем крае ярких занавесов.
Глаз в темноте плохо различает цвета, поэтому слабое сияние нередко кажется белёсым или сероватым. Фотоаппарат на длинной выдержке показывает краски ярче, чем их видит человек, — отсюда разница между снимками и собственным впечатлением.
Где и когда смотреть
Сияния возникают не над самими полюсами, а в кольцевых зонах вокруг магнитных полюсов — авроральных овалах. В спокойное время такое кольцо проходит над севером Скандинавии, Кольским полуостровом, северным побережьем Сибири, Аляской и Канадой. В России за сияниями чаще всего едут в Мурманскую область, а также в Архангельскую область, Республику Коми, на Ямал, Таймыр и в Якутию.
Во время магнитных бурь овал расширяется и сдвигается к экватору. Тогда сияния могут наблюдаться в средней полосе, а при исключительно сильных возмущениях — и гораздо южнее.
Нужны три условия: темнота, ясное небо и активность Солнца. Поэтому сезон длится с осени до весны — летом на Севере слишком светло. Лучше уехать подальше от городских огней и набраться терпения: сияние может разгореться на несколько минут и погаснуть, а может играть часами. Такое же явление есть и в Южном полушарии, только видят его в основном полярники в Антарктиде.
Не только на Земле
Сияния — общее свойство планет, у которых есть атмосфера и магнитное поле. Космические телескопы и межпланетные станции сфотографировали их на Юпитере и Сатурне, причём на Юпитере они намного мощнее земных. Так что зелёные сполохи над тундрой — местное проявление закона, который действует по всей Солнечной системе.
