Полярне сяйво: фото, широти, причини явища

Полярне сяйво – це одна з численних чудес природи. Його можна спостерігати і в Росії. На півночі нашої країни проходить смуга, де полярні сяйва виявляють себе найбільш часто та яскраво. Чудове видовище може охоплювати більшу частину небосхилу.

Початок явища

Полярне сяйво починається з виникнення світлої смуги. Від неї відходять промені. Яскравість може зростати. Збільшується площа неба, охоплена чудовим явищем. Зростає і висота променів світла, опускаються ближче до поверхні Землі.

Яскраві спалахи і переливи кольору захоплюють спостерігачів. Руху хвиль світла заворожують. Це явище пов’язане з діяльністю Сонця – джерела світла і тепла.

Що це таке

Полярним сяйвом називають швидкозмінна світіння верхніх розріджених шарів повітря в окремих ділянках нічного неба. Це явище, поряд зі сходом сонця, іноді іменують авророю. Вдень світлового шоу не видно, однак прилади фіксують потік заряджених частинок в будь-який час доби.

Причини полярного сяйва

Чудове природне явище виникає завдяки Сонця й наявності атмосфери планети. Для утворення полярного сяйва також необхідна присутність геомагнітного поля.

Сонце постійно викидає з себе заряджені частинки. Спалах на Сонці – фактор, завдяки якому в космічний простір надходять електрони і протони. Вони летять з великою швидкістю в бік обертаються планети. Таке явище називається сонячним вітром. Воно могло б бути небезпечно для всього живого на нашій планеті. Магнітне поле захищає поверхню Землі від проникнення сонячного вітру. Воно відправляє заряджені частинки до полюсів планети, згідно розташуванню силових ліній геомагнітного поля. Однак у випадку більш потужних спалахів на Сонці населення Землі спостерігає полярні сяйва і в помірних широтах. Таке відбувається, якщо магнітне поле не встигає відправити великий потік заряджених частинок до полюсів.

Сонячний вітер взаємодіє з молекулами і атомами атмосфери планети. Це і викликає світіння. Чим більша кількість заряджених частинок долетіло до Землі, тим яскравіше виявляється світіння верхніх шарів атмосфери: термосфери і екзосфери. Іноді і до мезосфери – середнього шару атмосфери – доходять частинки сонячного вітру.

Типи аврори

Види полярних сяйв різні і можуть плавно переходити один в інший. Спостерігаються світлові плями, промені і смуги, а також корони. Північне сяйво може бути майже нерухомим або хвилясті, що особливо заворожує спостерігачів.

Полярні сяйва Землі

На нашій планеті є досить потужне геомагнітне поле. Воно досить сильно, щоб постійно відправляти заряджені частинки у бік полюсів. Саме тому ми можемо спостерігати яскраве світіння на території смуги, де проходить изохазма найбільш частих полярних сяйв. Яскравість їх безпосередньо залежить від роботи геомагнітного поля.

Атмосфера нашої планети багата різними хімічними елементами. Це пояснює різну забарвлення небесного світіння. Так, молекула кисню на висоті 80 кілометрів при взаємодії із зарядженою частинкою сонячного вітру дає блідо-зелений колір. На висоті 300 кілометрів над Землею колір буде червоним. Молекула азоту виявляє синій або яскраво-червоний колір. На фото полярного сяйва добре помітні смуги різного кольору.

Північні сяйва більш яскраві, ніж південні. Бо в бік північного магнітного полюса прагнуть протони. Вони більш важкі, ніж електрони, що мчать до південного магнітного полюса. Сяйво, що утворюється в результаті взаємодії протонів з молекулами атмосфери, виявляється трохи яскравіше.

Пристрій планети Земля

Звідки виникає геомагнітне поле, що захищає все живе від згубного сонячного вітру і рушійна заряджені частинки в сторони полюсів? Вчені вважають, що центр нашої планети заповнений залізом, яке розплавлене від високої температури. Тобто рідке залізо і постійно перебуває в русі. Від цього руху виникає електрика і магнітне поле планети. Однак у деяких частинах атмосфери магнітне поле з невідомої причини слабшає. Це відбувається, наприклад, над південною частиною Атлантичного океану. Тут всього третина магнітного поля від норми. Це турбує вчених, тому що поле продовжує слабшати і в даний час. Фахівці підрахували, що за останні 150 років геомагнітне поле Землі ослабла ще на десять відсотків.

Область виникнення природного явища

Зони полярних сяйв не мають чітких кордонів. Однак найбільш яскраві і часті ті, що проявляються кільцем біля полярного кола. У Північній півкулі можна провести лінію, на якій сяйва найбільш сильні: північна частина Норвегії – острова Нова Земля – півострів Таймир – північ Аляски – Канада – південь Гренландії. На цій широті — близько 67 градусів — полярні сяйва спостерігаються майже кожну ніч.

Самий пік явищ частіше припадає на 23:00. Найяскравішими і тривалими сяйва бувають у дні рівнодення і близькі до них дати.

Більш часто сяйва виникають в областях магнітних аномалій. Тут вище їх яскравість. Найбільша активність явища спостерігається на території Східно-Сибірської магнітної аномалії.

Висота виникнення світіння

Як правило, близько 90 відсотків усіх полярних сяйв виникає на висоті від 90 до 130 кілометрів. Реєстрували сяйва на висоті 60 кілометрів. Максимальна зареєстрована цифра — 1130 кілометрів від поверхні Землі. На різній висоті спостерігаються різні форми світіння.

Особливості природного явища

Цілий ряд непізнаних залежностей краси північного сяйва від деяких факторів відкрили спостерігачі підтвердили вчені:

  • Полярні сяйва, що виникають над морським простором, більш рухливі, ніж проявляються над територією суші.
  • Менше світіння і над невеликими островами, а також над опрісненої водою, навіть знаходиться посеред морської гладі.
  • Над береговою лінією явище спостерігається значно нижче. В бік суші, так само як і в бік океану, висота полярного сяйва зростає.
  • Швидкість польоту заряджених частинок Сонця

    Відстань від Землі до Сонця – 150 мільйонів кілометрів. Світло доходить до нашої планети за 8 хвилин. Сонячний вітер рухається повільніше. Від того моменту, як вчені зауважують сонячну спалах, повинно пройти більше доби, перш ніж почнеться полярне сяйво. 6 вересня 2017 року фахівці помітили потужний спалах на Сонці і попередили москвичів, що 8 вересня, можливо, північне сяйво буде помітно в столиці. Таким чином, прогноз вражаючого природного явища можливий, але лише за добу або двоє. В якому регіоні сяйво проявиться яскравіше, не може передбачити з точністю ніхто.

    Що таке изохазма

    Спеціалісти проставили на карті земної поверхні точки з позначками частоти виникнення полярних сяйв. З’єднали лініями пункти з подібною частотою. Так вийшли изохазмы – лінії рівної частоти виникнення сяйв. Опишемо ще раз изохазму найбільшої частоти, але спираючись на деякі інші об’єкти місцевості: Аляска – Велике Ведмеже озеро – Гудзонова затока – південь Гренландії – Ісландія – північ Норвегії – північ Сибіру.

    Чим далі від головної изохазмы Північного півкулі, тим рідше трапляються полярні сяйва. Наприклад, в Санкт-Петербурзі явище можна спостерігати приблизно раз на місяць. А на широті Москви — раз у кілька років.

    Магнітний полюс Землі

    Магнітний полюс Землі не збігається з географічним полюсом. Він знаходиться в північно-західній частині Гренландії. Тут північні сяйва трапляються набагато рідше, ніж у смузі найбільшої частоти явища: всього близько 5-10 разів у рік. Таким чином, якщо спостерігач знаходиться на північ від головної изохазмы, то сяйва він частіше бачить в південній стороні небозводу. Якщо людина знаходиться на південь від цієї смуги, то полярне сяйво частіше проявляється на півночі. Це характерно для Північної півкулі. Для Південного — в точності навпаки.

    На території Північного географічного полюса полярні сяйва виникають близько 30 разів на рік. Висновок: не потрібно їхати в найсуворіші умови для насолоди природним явищем. У смузі головною изохазмы світіння повторюється майже кожні добу.

    Чому північні сяйва іноді не мають кольору

    Мандрівники іноді засмучуються, якщо їм не вдається застати кольорове світлове шоу під час свого перебування на півночі чи півдні. Люди часто можуть спостерігати лише світіння, що не має кольору. Це відбувається не через особливості природного явища. Справа в тому, що людське око не здатне уловлювати кольору при слабкому освітленні. У похмурій кімнаті ми бачимо всі предмети чорно-білими. Те ж саме відбувається і при спостереженні за природним явищем на небі: якщо воно недостатньо яскраве, то наші очі не будуть вловлювати кольору.

    Фахівці вимірюють яскравість світіння в балах від одного до чотирьох. Кольоровими здаються лише трьох — і четырехбалльные полярні сяйва. Четверта ступінь близька по яскравості до місячного світла в нічному небі.

    Цикли сонячної активності

    Виникнення полярного сяйва завжди пов’язане зі спалахами на Сонці. Раз в 11 років активність світила підвищується. Це завжди веде до збільшення інтенсивності сяйв.

    Північне сяйво над планетами Сонячної системи

    Не тільки на нашій планеті виникають сяйва. Полярні сяйва Землі яскраві і красиві, однак на Юпітері явища перевершують по яскравості земні. Тому що магнітне поле планети-гіганта в кілька разів сильніше. Воно відправляє сонячний вітер в протилежні сторони ще більш продуктивно. Весь світ накопичується на певних ділянках у магнітних полюсів планети.

    Супутники Юпітера впливають на полярне сяйво. Особливо Іо. За ним залишається яскраве світло, тому що природне явище слід за напрямом розташування силових ліній магнітного поля. На фото — полярне сяйво в атмосфері планети Юпітер. Добре видно яскрава смуга, залишена супутником Іо.

    На Сатурні, Урану, Нептунові теж виявлені полярні сяйва. Тільки Венера майже не має свого магнітного поля. Спалахи світла, які виникають від взаємодії сонячного вітру з атомами й молекулами атмосфери Венери, особливі. Вони покривають всю атмосферу планети. Більш того, сонячний вітер доходить до поверхні Венери. Однак такі сяйва ніколи не бувають яскравими. Заряджені частинки сонячного вітру ніде не накопичуються у великій кількості. З космосу Венера при атаці заряджених частинок виглядає як слабо куля, що світиться.

    Обурення геомагнітного поля

    Сонячний вітер намагається пробити магнітосферу нашої планети. Геомагнітне поле в цьому випадку не залишається спокійним. На ньому відбуваються обурення. Кожна людина володіє своїм електричним і магнітним полями. Саме на ці поля впливають виникають збурення. Це відчувають люди всієї планети, особливо мають слабке здоров’я. Люди з міцним здоров’ям не помічають такого впливу. Під час атаки заряджених частинок у чутливих людей може боліти голова. Але саме сонячний вітер є необхідним чинником для виникнення полярних сяйв.

    Ставлення народів до природного явища

    Зазвичай місцеві жителі пов’язували полярне сяйво з чимось не дуже добрим. Можливо, тому що геомагнітні бурі погано позначаються на самопочутті людей. Саме ж по собі сяйво не несе ніякої небезпеки.

    Жителі більш південних областей, які не звикли до подібних явищ, відчували щось таємниче при виникненні світлих спалахів на небі.

    В даний час жителі помірних і більш південних широт прагнуть побачити це диво природи. Туристи їдуть на Північ або до Південного полярного кола. Вони не чекають, коли явище можна буде спостерігати на рідній широті.

    Полярне сяйво дивовижне природне явище. Воно незвично для жителів теплих регіонів і звично для населення тундри. Часто трапляється, що для того, щоб дізнатися щось нове, необхідно відправитися в подорож.