Полярное сияние похоже на живую занавесь: полосы света меняют форму, исчезают и возникают снова. Но это не свет от облаков и не отражение городских огней. Явление связано с потоками заряженных частиц и магнитным полем Земли. Движение начинается далеко от места, где стоит наблюдатель, а видимый свет рождается высоко над ним — в разрежённых слоях атмосферы.
Как энергия Солнца добирается до Земли
Солнце постоянно посылает в космос солнечный ветер — поток заряженных частиц. Достигнув Земли, он взаимодействует с её магнитной защитой, магнитосферой. Часть энергии накапливается и затем передаётся частицам, которые движутся вдоль силовых линий магнитного поля в сторону полярных областей. Там энергичные электроны сталкиваются с атомами и молекулами верхней атмосферы. После столкновения газ отдаёт полученную энергию в виде света. Так возникает сияние, видимое с поверхности. Это не означает, что солнечный ветер беспрепятственно «сыплется» на людей: основная работа происходит на высоте в десятки и сотни километров.
Почему чаще всего сияние зелёное
Цвет зависит от того, какой газ получил энергию и на какой высоте произошло столкновение. По объяснению NASA, наиболее привычный зелёный свет связан с кислородом примерно на высотах 100–200 километров. Выше кислород может давать красное свечение. Азот участвует в синих и розовых оттенках, а смешение разных линий света создаёт более сложную палитру. Поэтому две фотографии одного события могут выглядеть по-разному. Камера с длинной выдержкой собирает слабый свет дольше глаза и часто показывает цвета ярче, чем человек видел их на месте.
Почему сияние видно не каждую ночь
Для наблюдения важны и космическая активность, и земные условия. Облачность способна полностью закрыть небесное свечение, а городская засветка уменьшает контраст. Обычно явление ближе к магнитным полюсам, но во время сильных геомагнитных возмущений его область может смещаться к более низким широтам. Прогнозы космической погоды помогают оценить вероятность, но не гарантируют конкретную форму или время появления сияния над одним домом. Даже если прогноз благоприятен, ясное тёмное небо остаётся обязательным условием для хорошего наблюдения.
Что именно движется на небе
Мы не видим твёрдую ленту, которая летит от горизонта к горизонту. Меняются места, где энергия передаётся атмосферным газам, поэтому световая область может быстро перестраиваться. Одни дуги остаются относительно спокойными, другие словно складываются в занавес. По форме и цвету исследователи получают сведения о поведении частиц и магнитного поля. Для зрителя же это редкая возможность увидеть связь между Солнцем и атмосферой без телескопа — стоит лишь помнить, что самые насыщенные кадры не всегда совпадают с тем, что различает глаз.
Северное и южное — одно семейство явлений
Название «северное сияние» привычно жителям северного полушария, но похожие свечения бывают и у южного магнитного полюса. Это не две независимые краски природы: физический механизм связан с магнитным полем и атмосферой Земли в обоих полушариях. При этом форма и видимость конкретного события с разных точек не обязаны совпадать. География, облака, время суток и яркость ночного неба делают наблюдения очень разными. Нельзя обещать человеку зрелище только по красивой карте прогноза — нужно учитывать местные условия.
NASA отмечает, что полярные сияния наблюдали и у других планет с атмосферами. Это хороший способ понять общую идею: если есть поток энергичных частиц, газ и подходящее взаимодействие с магнитным полем, может появиться свечение. Но цвета и формы не будут земной копией, потому что состав атмосфер отличается. Земное зелёное сияние — частный случай более широкой космической физики.
Что запомнить
Сияние не является огнём в небе. Свет излучают возбуждённые частицы атмосферных газов; цвет помогает понять, какой газ участвовал и на какой высоте произошло столкновение.
