Что такое полярное сияние и где его можно наблюдать
Полярные сияния, они же Северные или Южные в зависимости от того, около какого полюса находится наблюдатель, являются результатом взаимодействия солнечного ветра, магнитного поля Земли и верхних слоев атмосферы нашей планеты.
Солнечный ветер, состоящий в основном из электронов, протонов и ядер гелия (альфа-частиц), дует всё время и во всех направлениях от Солнца. Его скорость в среднем около земной орбиты составляет 500 км/с, плотность 5 частиц на кубический сантиметр.
Но ведь геомагнитные бури не случаются каждый день? Какие явления на поверхности Солнца приводят к геомагнитным бурям?
Есть два основных источника геомагнитных бурь: корональные дыры и солнечные вспышки
Корональные дыры — это области на поверхности Солнца, где магнитные линии нашего светила разомкнуты. В результате плазма перестаёт удерживаться в околосолнечных областях и устремляется прочь от Солнца. Солнечному ветру нужно около 48 часов, чтобы долететь от поверхности Солнца до Земли. А сами корональные дыры могут жить 1–2 месяца (пару оборотов Солнца вокруг себя). Если корональная дыра направлена в сторону Земли (находится около центра видимого диска Солнца), то тогда через двое суток можно ожидать геомагнитные возмущения. Именно поэтому мы можем заранее предсказать на месяц вперед дни с возмущенной геомагнитной обстановкой, зная когда корональная дыра будет повернута в сторону нашей планеты. По сути, это как предсказания в прогнозе погоды прихода циклона на неделю вперед.
Солнечные вспышки — мощные короткие магнитные события около поверхности Солнца (фотосферы). Их длительность составляет от нескольких секунд до нескольких минут и за это время выделяется энергия порядка миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте. Предсказать точное место и время вспышки невозможно — хорошая аналогия — молния (тоже невозможно предсказать куда и когда она ударит). Если вспышка произошла около центра диска Солнца и сопровождалась выбросом корональных масс (плазмы), то через двое суток можно ожидать геомагнитную бурю.
Когда поток солнечного ветра (выброса корональных масс) достигает магнитосферы Земли, то заряженные частицы начинают двигаться по магнитным линиям нашей планеты, которые сходятся в приполярных регионах. Именно туда и устремляются частицы. По этой причине данные сияния и называются Полярными — они видны чаще всего в приполярных регионах. В верхних слоях атмосферы Земли частицы сталкиваются с молекулами воздуха, ионизируют их, и те начинают светиться, отдавая энергию возбуждения. На высоте 400—200 км наблюдается только красное свечение кислорода, на высоте 110 км — азот и кислород дают самое частое свечение: зеленого цвета, а если поток заряженных частиц проникает ниже чем на 100 км в атмосфере Земли, то возможно появление и фиолетового/малинового сияния. Именно такая градация цвета определяет как видят наблюдатели одно и то же сияние на разных широтах. Там, где сияния в зените (чаще всего за полярным кругом), в основном зеленые сияния (фиолетовый цвет видно во время мощных сияний), а там где сияния видно около горизонта (средние широты) — наблюдаются красные сияния, т.к. видно только верхушку сияния.
Сияния видно и в средних широтах (несколько раз в год), редко (раз в 10–20 лет) они доходят и до тропических широт. Но яркие, разноцветные, динамичные сияния можно наблюдать только в Заполярье.
