Полярное сияние. Природное и искусственное

Название «полярное сияние» описывает явление, которое также называется и южным, северным сиянием, авророй бореалис. Неудивительно, что авроральные явления часто привлекают писателей и поэтов. О полярных сияниях пишут как об изумруде в небе, полярных цветах, электрическом пламени. Всё это, конечно, очень красиво и художественно описывает небесные переливы, но даже описание самой природы этого явления довольно поэтично: полярное сияние - свечение верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

Говоря о авроральных явлениях, волей-неволей вспоминаются строки Александра Сергеевича Пушкина о встрече северной Авроры, собственно, это неспроста, потому как полярное сияние или "Аврора" происходит от имени римской богини зари Авроры. Древнегреческие поэты использовали это имя как метафору рассвета, зачастую указывая на его "игру" цвета на темном небе. Благодаря такой ассоциации довольно легко запомнить то, что полярные сияния – явления именно авроральные. 

Полярные сияния встречаются как на северном, так и на южном полюсах. В отличие от многих других геофизических явлений их можно увидеть без специальных приборов. Но систематическое изучение началось не так давно: как появились наземные обсерватории и были запущены искусственные спутники Земли. Это позволило учёным узнать, что сияния связаны сразу с несколькими геофизическими явлениями, в том числе магнитными бурями, изменениями в околоземном пространстве.

Причины возникновения полярных сияний продолжают исследоваться. То, что известно наверняка - основной источник появления полярных сияний – это солнечный ветер. Полярные сияния – результат возмущений в магнитосфере, которые вызваны солнечным ветром. Такие возмущения иногда бывают настолько сильными, что изменяют траекторию заряженных частиц как в солнечном ветре, так и в магнитосферной плазме. Эти частицы выпадают в верхние слои атмосферы, в результате чего происходит ионизация и возбуждение компонентов атмосферы, которые и излучают свет различного цвета и масштаба.

Вопреки ожиданиям, полярные сияния проявляются чаще не в зимнее время, а ближе к весеннему и осеннему равноденствию, встречаются они и летом.

Полярные сияния бывают не только на Земле

Удивительно, но полярные сияния наблюдают не только на Земле, но и на других планетах солнечной системы, а также на некоторых естественных спутниках, коричневых карликах и даже на некоторых кометах. Главный критерий их появления – наличие магнитного поля. Магнитные поля на планетах-гигантах намного больше, чем магнитное поле Земли, следовательно и их полярные сияния намного большего масштаба. Хотя увидеть их значительно труднее, потому как эти планеты со стороны наблюдателя - человека, находящегося на Земле, расположены освещённой Солнцем стороной, поэтому такие сияния «теряются» в отражённом солнечном свете. Несмотря на это их можно увидеть с космических телескопов. Например, с телескопа «Хаббл» при помощи различных инструментов было получено изображение северного и южного полярного сияния Юпитера. 

Искусственно созданные полярные сияния

Как многие знают на своём опыте, главный признак того, что вы действительно поняли теорию в том, что вы знаете как применить это на практике. Этот приём часто пригождается в школе, когда, например, после изучения определённой темы в физике следует лабораторная работа. Такими же методами пользуются и учёные. Хорошенько изучив полярные сияния, появились попытки их повторить.

Так, в рамках Международного геофизического года США провели эксперимент, в котором было выявлено, что свечения, подобные полярным сияниям возникают в результате ядерных взрывов в высоких слоях атмосферы. Такие сияния были видны после взрывов «Тик» и «Ориндж», в результате которого на гавайских островах было видно малиновое свечение, а в результате взрывов «Аргус I, II и III», которые также были в 1958 году, были видны свечения около Азорских островов красного цвета с примесью желтовато-зеленого.

А в Советском Союзе в 1973 году впервые проведен эксперимент «Зарница», в результате которого было создано искусственное полярное сияние на высотах 100 – 180 км, которое продолжалось 232 секунды и проявлялось розовым свечением, подобным полярному сиянию. Эксперимент был возможен благодаря созданию метеорологической ракеты МР-12. Когда она вышла за пределы атмосферы, электронная «пушка» напра­вила потоки заряженных частиц в околоземное пространство, в результате чего появилось искусственное полярное сияние. В результате исследователи получили более трёхсот фотографий искусственно созданного полярного сияния, а в дальнейшем, советские учёные уже совместно с коллегами из Франции провели другой эксперимент по созданию искусственного северного сияния уже в 1985 году.

Эксперимент 1985 года получил название "Аракс", по первым буквам французских слов "Artificiel polaire aurore — Kergelen–Sogra" - искусственное полярное сияние — Кергелен–Согра. В этом названии Кергелен - французский остров в южном полушарии, находящийся в Индийском океане. Согра - посёлок в Архангельской области, что находится в северном полушарии. Во время эксперимента с французского острова была запущена геофизическая ракета, на ней был установлен ускоритель частиц, который при достижении нужной высоты создал поток электронов. Эти электроны и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой. Но несмотря на то, что приборы смогли зафиксировать успех эксперимента, увидеть полярное сияние не получилось из-за облаков. В дальнейшем, как указывает  ТАСС, французкими учёными были предприняты попытки создать искусственное полярное сияние именно в лаборатории. Для этого они создали устройство, которое способно повторить условия, при которых появляются полярные сияния — магнитные поля, потоки заряженных частиц, радиационные пояса и бедный кислородом разреженный воздух.

Кто знает, может быть вскоре человек начнёт управлять физическими явлениями природы по заказу, сможет предотвращать цунами, землетрясения и другие природные катастрофы… Остаётся только пожелать учёным успехов в их разработках, но в тоже время, бережном отношении к природе и научным достижениям во благо всему человечеству.

Источники:

Aurora. Wikipedia

Полярное сияние. Википедия

Физическая природа авроральных явлений. WikiTraining

Искусственно созданные полярные сияния. WikiTraining

Все, что вы хотели знать о полярных сияниях, но боялись спросить. Что такое полярное сияние, где его найти и как не пропустить. Тасс

Источник фото на главной странице: 123rf.com