Почему северное сияние такое?

Что такое полярное (северное) сияние, почему оно видно только в полярных областях и почему оно именно таких цветов? Попробуем разобраться.

В целом полярное сияние — это люминисценция атмосферы при прохождении сквозь неё высокоэнергетичных (проще говоря, быстрых) заряженных частиц — протонов и электронов. Эти частицы извергаются Солнцем и долетают до нашей Земли — их поток ещё называют солнечным ветром. Пролетая через атмосферу, частицы солнечного ветра сталкиваются с молекулами воздуха, переводя их атомы в возбуждённое состояние. Через некоторое время возбуждённые атомы «успокаиваются», излучая переданную им энергию в виде электромагнитного излучения — света.

Молекулы земной атмосферы — это в первую очередь азот и кислород. Именно поэтому основными цветами северного сияния являются зелёный (линии излучения азота на 558 нанометра и кислорода на 523 нанометра), сине-фиолетовый (линия излучения азота на 438 нанометра) и красный (линии излучения кислорода на 630 и 636 нанометра).

Но почему полярные сияния видны лишь у полюсов? Дело в том, что до земли доходит лишь незначительная часть солнечного ветра: большая часть высокоэнергетических частиц отражается магнитным полем Земли. Но в полярных областях в магнитосфере существуют как бы прорехи — так называемые каспы, через которые заряженные частицы всё-таки могут проникать в атмосферу и ионизировать молекулы воздуха.

Кстати, в ходе полярных сияний выделяется довольно большое количество энергии, сравнимое со взрывом атомной бомбы в десятки или даже сотни килотонн! К счастью, эта энергия распределена по значительному пространству и выделяется в сравнительно безопасном виде. Так что пока от северных сияний никто не пострадал. 

Стоит добавить, что в целом полярные сияния — достаточно высокоэнергетические процессы, в ходе которых выделяется энергия в десятки, а порой и в сотни килотонн. К счастью, эта энергия распределена по достаточно большим пространствам и выделяется в сравнительно безопасной форме, так что наблюдения за полярными сияниями вполне безопасны.


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше