Белым пятнам во время полярного сияния нашли объяснение

Полярные сияния — порождения солнечного ветра, то есть постоянно летящего от светила потока его собственного вещества: протонов, электронов и даже целых гелиевых ядер. В основном обширная земная магнитосфера сдерживает всю эту бомбардировку в сотнях и тысячах километров над планетой, но у нее есть два уязвимых места: Северный и Южный полюса. Силовые линии магнитного поля Земли выходят из одного из них и, обогнув мир, входят в другой полюс. Поэтому именно там заряженные частицы Солнца получают возможность встретиться с более плотными слоями атмосферы.

Атомы и целые молекулы в атмосфере от этой атаки временно приходят в возбужденное состояние: носящиеся вокруг их атомных ядер электроны переходят на более высокие «орбиты». Вскоре они возвращаются на прежние уровни, но не без видимых последствий: в момент обратного перемещения каждого электрона испускается фотон. Отсюда и свечение.

Его цвет зависит от конкретного вещества, атакованного солнечными частицами, а также от высоты: к примеру, кислород на высотах примерно от 100 до 300 километров светится зеленым, выше — красным. Синий и фиолетовый оттенки бывают от азота на сравнительно небольших высотах.

В любом случае полярные сияния в основном цветные, но время от времени в них бывают белые или «серовато-белые» световые «шлейфы». Для них до сих пор не было предложено четкого объяснения. Как известно, белый свет объединяет в себе весь видимый спектр, то есть все возможные длины волн видимого света. Недавно природу этих необычных полярных сияний решила прояснить команда ученых из Канады и США.

В статье для издания Nature Communications исследователи обобщили наблюдения 30 таких случаев и обратили внимание, что по своим характеристикам эти сияния очень похожи на другой не менее интересный атмосферный феномен — так называемый стив. Это эффектная, яркая бело-фиолетовая полоса, которая тянется на сотни километров и пересекает немалую часть ночного неба.

«Стивом» ее окрестили на самом деле в шутку, вспомнив эпизод из популярного мультфильма, где герои решают назвать так новое неизвестное явление. Позже в NASA решили «узаконить» этот термин и предложили использовать его как аббревиатуру STEVE — Strong Thermal Emission Velocity Enhancement, «Сильное повышение скорости теплового излучения».

Физики пришли к выводу, что такая полоса свечения идет от потока очень горячего газа на высоте примерно 300 километров над Землей. Интересно, что стив открыли исследователи полярных сияний, и они подозревают в нем то же последствие влияния солнечных частиц на атмосферу, только связанное не с возбуждением атомов, а с нагревом.

Для белых и серо-белых вкраплений в полярные сияния теперь предложили похожий механизм возникновения. По словам ученых, это может быть хемилюминесценция — свечение из-за химических реакций, в данном случае спровоцированных экстремальным нагревом верхних слоев атмосферы. Как подчеркнули исследователи, полярные сияния оказались гораздо более сложным процессом, чем предполагалось.

Адель Романова

301 статей

Окончила факультет журналистики МГУ имени М.В. Ломоносова. Начинала в 2002 году как корреспондент и редактор новостного вещания на различных телеканалах, позже стала автором новостей науки и технологий в сетевых изданиях.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram