Чому з’являється полярне сяйво?
Полярне сяйво – це одне з найкрасивіших і найвеличніших явищ природи. Його форми багаті й різноманітні. Переливаючись усіма барвами веселки, яскраво спалахуючи і гаснучи, воно являє собою феєричне видовище.
Як правило полярні сяйва набувають чотири основні форми:
- Найбільш проста форма – однорідна дуга або однорідна смуга, яка має досить рівномірне світіння, яке є більш яскравим у нижній її частині і поступово щезає догори. Така дуга зазвичай охоплює весь небосхил у напрямку схід-захід. Колір такої різновидності полярного сяйва, як правило, білувато-зелений, а також червонуватий або бузковий.
- Наступна форма полярного сяйва – це промені. На небі видно щільно розташовані одна повз одну вузькі вертикальні лінії, що світяться, нібито велика кількість виставлених в один ряд потужних прожекторів світять вгору.
- Найбільш вражаючими є світіння, які мають форму стрічок, що можуть утворювати складки, або закручуватися у своєрідні спіралі. У цьому випадку високо в небі висять гігантські завіси, які коливаються, змінюють обриси та форму. Зафарбування таких стрічок в основному зеленувато-синє, з переходом до рожевих та червоних тонів у нижній частині.
- Також варто відзначити полярні сяйва, які мають форму розмитих великих плям, дуже схожих на хмари. Їх називають дифузними плямами. Як правило, плями мають білий або червонуватий колір.
Різні форми полярного сяйва можуть виникати одночасно, накладаючись одна на одну. При цьому промені, стрічки, смуги, плями весь час рухаються. Також змінюється й інтенсивність їхнього світіння.
Що ж це за явище – полярні сяйва? Чому вони виникають?
Ще М.В.Ломоносов висловив припущення, що небесні сполохи (так називають полярні сяйва мешканці Півночі) мають електричну природу.
Для підтвердження своїх здогадів учений робив численні експерименти. Він брав скляну кулю, викачував повітря і пропускав крізь неї електричні заряди. «Збуджена електрична сила в кулі, з якої витягнуто повітря, несподівані промені породжує, котрі миттю зникають, і майже водночас нові на їх місці вискакують, так що безперервні полиски ніби утворюються…» - писав В.М.Ломоносов, спостерігаючи в мініатюрі копію небесних явищ. І він робить надзвичайно сміливий для того часу висновок: «… цілком можливо, що північні сяйва народжуються від електричної сили, що виникла в повітрі…»
Учені, котрі продовжили експерименти М.В.Ломоносова, підтвердили його припущення. Вони заповнювали порожнисті трубки азотом, воднем, аргоном, неоном та іншими розрідженими газами і пропускали крізь них електричний струм. Виявилося, що кожен газ світиться по-різному: неон давав червоне свічення, аргон – блакитне тощо. В результаті цих дослідів було науково доведено, що полярні сяйва справді мають електричну природу.
Згодом встановили, що сяйво виникає від свічення розріджених газів у верхній частини атмосфери, яка називається іоносферою. І виникає воно на висоті близько 80-500 кілометрів від поверхні землі, а інколи й за тисячу і більше кілометрів від поверхні земної кулі.
Також було помічено, що поява полярного сяйва пов’язана з активною діяльністю Сонця. Коли на Сонці відбуваються вибухи, то в атмосферу Землі на великій швидкості вриваються потужні потоки заряджених часток. Вони бомбардують частки розріджених газів, які входять до складу іоносфери, і змушують їх світитися. Таким чином, полярне сяйво – це люмінесцентне світіння, яке виникає в результаті взаємодії заряджених частинок, які летять від Сонця (електронів та протонів) з атомами та молекулами земної атмосфери.
Магнітне поле Землі відхиляє потоки сонячних частинок до полюсів, тому полярні сяйва з’являються переважно в холодних полярних районах земної кулі. Якщо на поверхні Сонця з’являється особливо багато плям (це відбувається періодично, приблизно через кожні 11 років), то полярні сяйва з’являються частіше та охоплюють величезні простори небосхилу.
За історичними даними дуже яскраві мальовничі полярні сяйва спостерігалися 4 лютого 1872 року (сяйво охопило майже всю земну кулю), 25 січня 1938 року (це сяйво бачили жителі Криму, Північного Кавказу і навіть Африки), 24 березня 1940 року, 20 лютого 1950 року, а також у вересні 1950 року. У п’ятому столітті нашої ери полярне сяйво бачили в Римі (воно було криваво-червоного кольору та дуже скидалось на заграву пожежі).
Вивчаючи полярні сяйва можна отримати багато корисної інформації щодо складу газів верхніх шарів атмосфери, а також про швидкість та енергію сонячних частинок. Ці відомості є досить важливими як для наукових так і для практичних цілей.
|
