Полярне сяйво — це вражаюче природне явище, яке можна побачити на нічному небі. Воно з’являється як у Північній півкулі (північне сяйво), так і в Південній півкулі (південне сяйво). Ці світлові явища вражають своєю красою, особливо у високих широтах. На відміну від метеорів чи комет, які спостерігаються у космічному просторі, полярні сяйва відбуваються в атмосфері Землі.
Що ж викликає ці магічні танці світла в небі?
Джерело полярного сяйва — сонячна активність
Хоча полярні сяйва утворюються в атмосфері Землі, їх першопричина лежить поза межами нашої планети — на Сонці. Найвіддаленіша частина сонячної атмосфери, сонячна корона, складається з плазми (іонізованого газу). Вона безперервно викидає сонячний вітер — потік заряджених частинок, таких як електрони та протони. Цей вітер розповсюджується у всіх напрямках від Сонця. Коли ці високоенергетичні частинки досягають Землі, вони взаємодіють із магнітосферою — магнітним полем, що оточує планету.
Заряджені частинки не можуть безперешкодно проникнути крізь магнітне поле. Воно спрямовує їх уздовж своїх силових ліній до магнітних полюсів — як на Північному, так і на Південному полюсі. Потрапляючи до верхніх шарів атмосфери, частинки сонячного вітру починають взаємодіяти з молекулами газів, які містяться в атмосфері.
Взаємодія сонячних частинок із атмосферою
Атмосфера Землі складається переважно з азоту та кисню. При зіткненні сонячних частинок з атомами цих газів відбувається передача енергії, що змушує молекули переходити в збуджений стан. Після цього молекули повертаються у свій нормальний стан і вивільняють накопичену енергію у вигляді світла на різних довжинах хвиль. Саме ці випромінювання формують характерні барви полярного сяйва.
- Кисень відповідає за утворення зеленого та червоного світла. Зелений колір часто зустрічається на висотах близько 100 км, а червоний — на висотах понад 200 км.
- Азот генерує синє та фіолетове світіння, яке з’являється на нижчих висотах.
Як активність Сонця впливає на полярні сяйва
Інтенсивність полярних сяйв безпосередньо залежить від активності Сонця. Під час сонячного мінімуму кількість сонячних плям на поверхні Сонця зменшується, а разом із цим зменшується і потік заряджених частинок. У такі періоди полярні сяйва зміщуються ближче до магнітних полюсів і рідше спостерігаються в середніх широтах.
Протилежна ситуація спостерігається під час сонячного максимуму — періоду підвищеної активності на Сонці, коли кількість сонячних плям і спалахів зростає. У такі моменти викиди плазми з корони можуть досягати атмосфери Землі у великих обсягах. Під час сильних магнітних бурь полярні сяйва можуть поширюватися на широти, де зазвичай вони не з’являються. Наприклад, у Сполучених Штатах північне сяйво іноді можна побачити навіть на широтах 40°.
Висоти та умови виникнення
Полярні сяйва утворюються на різних висотах, зазвичай від 80 до 250 км над поверхнею Землі. Найчастіше їх видно на висоті близько 100 км, але інколи вони з’являються і вище, особливо під час сильних магнітних бурь. Колір та інтенсивність сяйва також можуть змінюватися в залежності від складу атмосфери та умов спалаху.
Де та коли можна побачити полярне сяйво
Полярні сяйва найчастіше видно у високих широтах — у районах, близьких до північного та південного полюсів. У Північній півкулі найкращі місця для спостереження — це Норвегія, Швеція, Фінляндія, Ісландія, Канада та Аляска. У Південній півкулі полярне сяйво зазвичай можна побачити в Антарктиці, а також на півдні Австралії та Нової Зеландії.
Найбільш імовірно побачити це явище під час темних зимових ночей, коли магнітні бурі активніші.
Полярні сяйва та їхній вплив на людей і технології
Окрім естетичної цінності, полярні сяйва можуть мати технічні наслідки. Сильні магнітні бурі, які їх викликають, можуть впливати на роботу супутників, радіозв’язок і електромережі. Іноді це призводить до перебоїв у роботі навігаційних систем і виникнення проблем із електропостачанням у високих широтах. Тому вчені уважно стежать за сонячною активністю, щоб попереджати про можливі наслідки магнітних бурь.
Данило Ігнатенко
