Северное сияние – это захватывающее зрелище, одно из самых удивительных световых представлений, которые можно наблюдать на нашей планете. Ночное небо расцвечивается зелёными, розовыми, алыми, синими, фиолетовыми и даже жёлтыми всполохами, заставляя восхищенно замереть. Но почему же это природное явление каждый раз уникально и обладает таким разнообразием цветов?
Чтобы понять причину этого цветового калейдоскопа, необходимо разобраться в механизме возникновения полярного сияния. Источник этого явления – Солнце. Наша звезда постоянно излучает в космос поток заряженных частиц. Достигая Земли, эти частицы оказываются в ловушке её магнитного поля, действующего как огромный невидимый щит, и направляются к Северному и Южному полюсам. Здесь и происходит самое интересное. Подлетая к Земле, частицы солнечного ветра сталкиваются с молекулами и атомами газов, составляющих нашу атмосферу. Энергия столкновения приводит их в «возбуждённое» состояние. Однако они не могут долго оставаться в таком состоянии и стремятся вернуться в исходное, высвобождая полученную энергию в виде мельчайших вспышек света, называемых фотонами. Миллиарды этих вспышек, сливаясь воедино, формируют те самые чарующие переливающиеся завесы, которые мы именуем полярным сиянием.
Самый распространённый цвет северного сияния – зелёный. Он возникает при взаимодействии заряженных частиц с атомами кислорода на высоте 100–300 км над поверхностью Земли. Для атомов кислорода на этой высоте характерно излучение света именно в зелёной части спектра. К тому же, человеческий глаз наиболее восприимчив к зелёному свету, поэтому мы лучше различаем оттенки зелёного в сиянии, чем любые другие цвета.
Красные и алые сияния встречаются гораздо реже. Они образуются при взаимодействии солнечных частиц с тем же кислородом, но на ещё больших высотах – от 300 до 400 км. На такой высоте воздух очень разрежен, атомам кислорода не хватает «соседей» для частых столкновений, и они высвобождают энергию медленнее, испуская свет в красной части спектра. Эти алые дуги и ленты зачастую видны над основным, зелёным сиянием, словно венчают его. Чаще всего они появляются в периоды пиковой солнечной активности.
За глубокие синие и фиолетовые оттенки отвечает другой основной компонент воздуха – азот. Эти цвета появляются при столкновении солнечных частиц с молекулами азота на относительно небольших высотах, ниже 100 км. Поскольку для возбуждения молекулы азота требуется больше энергии, такие цвета обычно наблюдаются в периоды повышенной геомагнитной активности, когда солнечный ветер особенно силён. Зачастую синие и фиолетовые вспышки можно заметить в нижней части светящейся завесы, у самого горизонта.
Розовые и жёлтые – самые нежные и редкие оттенки, и они не связаны со столкновением с каким-то конкретным газом. Это результат оптического смешения. Эти цвета возникают при наложении друг на друга различных слоёв сияния.
Почему в одни ночи сияние едва заметное, бледно-зелёное, а в другие – разгорается феерическим представлением всех цветов радуги? Всё дело в солнечной активности. Мощные солнечные вспышки и гигантские выбросы корональной массы направляют к Земле гораздо больше энергии и частиц. Чем сильнее эта «космическая буря», тем ярче, красочнее и интенсивнее становится световое шоу.
Jill Wellington / Pixabay