Загадки Северного сияния

В норвежской мифологии Валькирии (бессмертные, похожие на воинственных девушек) приходили скакать по ночному небу на своих лошадях, оснащенных шлемами, копьями и доспехами, которые светились и мерцали в темноте. Эти огни, цветные красные, синие, фиолетовые и зеленые, распространялись от горизонта до горизонта, пугая смертных людей внизу.

Так викинги объяснили феномен, который мы теперь называем северным сиянием. Огни обычно видны в небе из северных широт, хотя в необычных условиях их можно увидеть на юге. Аналогичное явление, известное как aurora australis (или Южные огни), можно оценить из южных широт Земли. Однако исторически, это явление люди менее легко обнаруживали из-за меньшей массы земли и более низких популяций народов в районе Южного полюса по сравнению с Северным полюсом.

Название самого эффекта происходит от названия римского бога рассвета, Авроры и греческого названия для северного ветра, Борей. Французский ученый Пьер Гассенди, как правило, приписывают себе титул открытия феномена в 1621 году; однако письменные наблюдения за эффектом простираются до 2600 г. до н.э. в Китае: Фу-Пао, мать Желтой Империи Шуан-Юань, видел сильную молнию, движущуюся вокруг звезды Су, которая принадлежит к созвездию Бэй-Доу , а свет освещал всю площадь .

Семь Кратких фактов
Высота: от 600 (969 км) до 60 миль (96 км) на высоте
Цвета: преимущественно зеленый, с красным, розовым, синим и фиолетовым.
Имя: Аврора происходит от римского Бога рассвета, а Борей - греческое слово для северного ветра
Обнаружен: Кристиан Биркленд разработал первую правильную теорию явления в 1908 году.
Расположение: северное сияние видно в северных широтах, а его аналог, aurora australis, виден в южных широтах Земли
Причины: электроны от солнечного ветра следуют линиям магнитного поля на полюсы, где они возбуждают газы в атмосфере: сильные солнечные вспышки могут вызвать геомагнитную бурю, которая заставляет видеть свечение гораздо дальше на юг, чем обычно.

Различные народы объясняли это явление различными способами. Аляскинские инуиты думали о свете, как о душах оленей, тюленей, лососей и китов, на которых они охотились. Индийцы из Menominee в Северной Америке считали, что свечение должно быть факелами гигантов, которые жили на Севере. В средние века европейцы предполагали, что, когда мерцающие знаки появляются в небе, они должны быть посланием от Бога. Многие группы думали о свете как о столкновении армий на небесах, возможно, о предупреждении надвигающейся катастрофы. В 1862 году полярное сияние сделало редкое появление в небе Вирджинии во время битвы при Фредериксбурге, знак того, что силы повстанцев означали: Бог был на их стороне.

Научные объяснения

Кристиан Биркленд провел серию экспериментов в начале 20-го века, которые помогли установить механизм за полярным сиянием.

В современном обществе, ученые вносили научные объяснения. В конце 1700-х годов Бенджамин Франклин наблюдал «Северное сияние» во время своих поездок по Атлантике в Европу и предположил, что они вызваны концентрацией электрических зарядов в полярных областях, усиленных снегом и другой влажностью. Он считал, что по мере того, как площадь перегружена, в воздухе должно быть высвобождение энергии, вызывающее освещение. Франклин был прав относительно явления, связанного с электричеством, но это было до тех пор, пока Кристиан Биркленд, норвежский ученый, не сделал ряд экспериментов в начале 20-го века о том, как была разработана полная теория эффекта. Биркленд считал, что электроны, идущие от Солнца, направлялись на полюсы Земли через магнитное поле планеты. Там они взаимодействовали с атмосферой Земли, что вызывало свечение.

Теперь мы знаем, что в верхней атмосфере солнца температура может достигать более миллиона градусов. Это настолько жарко, что атомы разбиваются на составные части: электрически заряженные электроны и протоны. Некоторые из них запускаются с Солнца со скоростью до 500 миль в секунду в явлении, известном как «солнечный ветер». Примерно через три дня эти заряженные частицы достигают Земли.

Солнечный ветер опасен для жизни на нашей планете, но, к счастью, наша земля обладает магнитным полем, создаваемым вращением ядра планеты. Это поле, называемое магнитосферой , направляет большую часть заряженных частиц по всему земному шару. Однако небольшая часть частиц захватывается в поле и идет вниз к магнитному Северному и Южному полюсам Земли. Электроны остаются невидимыми для наших глаз, пока они не сталкиваются с молекулами газа в верхней атмосфере. Когда электрон поглощается атомом, он становится ионизированным или возбужденным. Затем атом теряет это волнение, излучая фотон света или сталкиваясь с другим атомом или молекулой. Цвет испускаемых фотонов зависит от того, какая молекула газа поражена и на какой высоте. На высоте 250 миль (402 км) или выше, кислород будет светиться зеленым, а ниже этой точки, красным или розовым. Молекула азота, удаленная на 80 — 100 миль (80-160 км), производит синий или фиолетовый цвет. Между 60 и 80 милями (96 до 128 км) на высоте с азотом, и кислородным свечением — розового.

Аврора не ограничена Землей, свечение было замечено на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне вместе с некоторыми из их лун. У Венеры также есть эффект Авроры, но поскольку у планеты нет магнитного поля, огни распределены в пятнах по всей планете, а не только вокруг полюсов.

Форма полярных сияний в небе Земли зависит от формы линий магнитного поля и местоположения наблюдателя. Они чаще всего воспринимаются как занавесы, которые, как правило, движутся с востока на запад. Если наблюдатель находится дальше на юг, чем северное сияние, оно появится вблизи горизонта, если он находится прямо под ним, сияние будет замечено сверху. Огни, которые расположены непосредственно выше, часто выглядят, скорее как лучи, чем занавески, из-за перспективы зрителя. Форма сияния может быть статичной в течение многих часов или быстро меняться. Их яркость меняется от едва заметного свечения до достаточного освещения, чтобы можно было читать газету в полночь. Тем не менее, огни никогда не могут быть достаточно яркими, чтобы их можно было видеть, когда солнце поднимается.

Аврора в верхней атмосфере, как видно из Международной космической станции.

Геомагнитная буря

Обычно эффект ограничивается "авроральной" зоной, которая обычно составляет от 10 ° до 20 ° от магнитных полюсов Земли. Однако мощные солнечные вспышки могут привести к увеличению солнечного ветра от геомагнитной бури. Приходящий ветер может сжать магнитосферу Земли, позволяя заряженным частицам приблизиться к планете, ближе чем обычно. Это может привести к серьезному повреждению спутников на орбите. Шторм также может заставить больше заряженных частиц вливаться на атмосферу Земли на более низких широтах, чем обычно. Это, как известно, вызывает перебои в подаче электроэнергии на землю. В этих экстремальных условиях можно наблюдать северное сияние гораздо дальше на юге, чем обычно.

В сентябре 1859 года гигантская солнечная вспышка вызвала, пожалуй, самый впечатляющий эффект Северного сияния в истории. «Нью-Йорк таймс» сообщила, что даже на юге Бостона сияние «настолько яркое, что примерно в час дня обычная газета могла быть прочитана его светом». Связь между этой солнечной вспышкой и увеличением полярного сияния была настолько очевидной, что она помогла ученым установить связь между ними и отправила ученых по верному пути, чтобы наконец объяснить это чудесное, но загадочное явление природы.

По материалам: источник

Copyright 2012 Lee Krystek.