Полярне сяйво (північне сяйво) - світіння верхніх шарів атмосфери планети, що володіють магнітосферою, внаслідок їх взаємодії з зарядженими частинками сонячного вітру. Це приголомшливе по красі, захоплююче дух видовище. Воно може тривати від кількох годин до кількох діб.
При спостереженні з поверхні Землі полярне сяйво проявляється у вигляді загального швидко мінливого світіння неба або рухомих променів, смуг, корон. воно виглядає як сяюча фіранка, яка переливається синьо - зеленими вогнями з вкрапленнями рожевого і червоного. Ці кольорові стрічки мають ширину до 160 кілометрів, а довжину до 1600 кілометрів.
Полярні сяйва спостерігаються переважно у високих широтах обох півкуль в овальних зонах-поясах, що оточують магнітні полюси Землі. Ці зони називають авроральнміх овалами і діаметр їх становить приблизно 3000 кілометрів під час спокійного Сонця. Однак за часів сонячної активності авроральной овал розширюється і полярні сяйва можуть спостерігатися і в більш низьких широтах. Щоб зрозуміти природу полярного сяйва, спочатку згадаємо, що таке Сонце. Сонце - це розпечений газовий кулю, що складається з атомів водню і гелію. В ядрі цих атомів знаходяться частинки, які називаються протонами. Навколо протонів обертаються інші частинки. Вони називаються електронами. Протони несуть одиничний позитивний заряд, електрони - негативний. Хмара надгарячої газу, огортає Сонце (сонячна корона), постійно викидає в простір у всіх напрямках частки і осколки атомів. Ці шматочки летять в космосі зі швидкістю 960 кілометрів на секунду. Такі потоки називаються сонячним вітром. Іноді корона буквально вибухає вихором частинок, додаючи нові розпечені порції до сонячному вітру.
Коли сонячний вітер досягає Землі, його частинки потрапляють в її магнітне поле. Силові лінії цього магнітного поля проходять в космічному просторі, а сходяться у Північного і Південного полюсів Землі. Адже Земля - це гігантський магніт. Магнітне тяжіння Землі як би засмоктує пролітають повз неї заряджені частинки. Ці притягнуті частки рухаються у вигляді довгих «променів» уздовж силових ліній магнітного поля, які йдуть під землю в області магнітних полюсів. Ці полюси знаходяться поблизу Північного і Південного полюсів Землі, хоча і не збігаються з ними. Летючі уздовж силових невидимих ліній частки «безцеремонно затягуються» в атмосферу поблизу полюсів. І тут - то все і починається.
При зіткненні енергетичних частинок плазмового шару з верхньою атмосферою відбувається збудження атомів і молекул газів, що входять до її складу. При цьому деякі з атомів втрачають частину своїх електронів, а інші - «збуджуються», отримуючи додаткову енергію. Коли атом «заспокоюється» після такої бурхливої атаки, тобто повертається в нормальне енергетичний стан, він випускає світловий фотон.
Найбільш інтенсивними є лінії випромінювання атомарного кисню і іонізованих молекул азоту. Молекули азоту при зіткненні зазвичай втрачають електрони. У зв'язку з цим вони люминесцируют синій і фіолетовий світло. Якщо ж молекула азоту порушується без втрати електрона, то відбувається випущення променів червоної частини спектра. При зіткненні сонячного вітру з молекулами кисню, втрати електронів не відбувається. Молекула збуджується, а потім випускає кванти зеленого і червоного світла.
Червоне світло кисню спостерігається на висотах 200-400 кілометрів, а спільне світіння азоту і кисню - на висоті ~ 110 кілометрів. Полярні сяйва навесні і восени виникають помітно частіше, ніж взимку і влітку. Пік частотності доводиться на періоди, найближчі до весняного і осіннього рівнодення.
Відповідь на питання, що ж це таке, першим знайшов Михайло Ломоносов. Провівши незліченну кількість дослідів, він висловив припущення про електричну природу цього явища. Вчені, які продовжили вивчення цього феномена, на основі дослідів підтвердили правильність його гіпотези. Вони заповнювали порожнисті трубки азотом, неоном, воднем, аргоном та іншими розрідженими газами, пропускаючи через них електричний струм. Кожен газ світився (люминесцировать) по-різному. Потім було встановлено, що світіння розріджених газів відбувається у верхній частині атмосфери - іоносфері (на висоті від 80 до 1 000 кілометрів). Також була виявлена тісний зв'язок з активністю діяльності Сонця - чим активніше Сонце, тим північне сяйво охоплює більший простір небесного зводу. Особливо сильним це явище буває в період максимуму 11-річного циклу сонячної активності. Кожне явище має своєю неповторною гамою. Це обумовлено мінливістю хімічного складу атмосфери і погодних факторів.
Під час полярного сяйва за короткий час виділяється величезна кількість енергії. Так, за одне з зареєстрованих в2007году збурень виділилося 5 · 1014 джоулів, приблизно стільки ж, скільки під час землетрусу магнітудою 5,5.
На Північному полюсі полярне сяйво буває майже щоночі, в Скандинавії і Північній Америці - від 20 до 200 разів на рік. П'ять - десять разів на рік північне сяйво буває на широтах Парижа і Лондона. Один раз північне сяйво спостерігали навіть у Мехіко.
Спостерігають за полярними сяйвами і з космосу, де, крім усього іншого, немає спотворює впливу нижніх щільних шарів атмосфери. Спостереження з пілотованих космічних кораблів і орбітальних станцій дали багатий матеріал про просторове розташування сяйв, їх зміну в часі і про багатьох особливості цього явища. Більш того, космічні апарати дозволили виконувати вимірювання всередині полярного сяйва. Таким способом можна спостерігати сяйва і на денній стороні Землі.
Полярне сяйво відбувається не тільки на Землі. За допомогою космічного телескопа «Хаббл» можна спостерігати полярні сяйва планет-гігантів Сонячної системи - Сатурна, Юпітера. Магнітні поля цих планет значно сильніше магнітного поля Землі, що зумовлює більший масштаб полярних сяйв цих планет в порівнянні з полярними сяйвами Землі. Завдяки високому вмісту водню в їх атмосферах, випромінювання іонізованого водню в ультрафіолетовому діапазоні і невисокому значенням розсіює здатності їх поверхні, отримані досить чіткі зображення полярного сяйва Сатурна і Юпітера.
джерела:
http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru
http://ru.wikipedia.org
http://lifeglobe.net
