Почти всеки е чувал или виждал снимки на Северното сияние. Някои други са имали късмета да ги видят лично. Но мнозина не знаят как се формират и защото.
Започва сияние на северното сияние с флуоресцентно сияние на хоризонта. Тогава тя намалява и се появява осветена дъга, понякога затваряща се в много ярък кръг. Но как се формира и с какво е свързана дейността му?
Образуване на Северното сияние
Образуването на северното сияние е свързано с слънчева активност, състава и характеристиките на земната атмосфера. За да разберете по-добре този феномен, е интересно да прочетете за него космически урагани и как те влияят върху генериране на северно сияние.
Северното сияние може да се наблюдава в кръгова зона над полюсите на Земята. Но откъде идват те? Те идват от Слънцето. Има бомбардировка на субатомни частици от Слънцето, образувани при слънчеви бури. Тези частици варират от лилаво до червено. Слънчевият вятър променя частиците и когато те се срещнат с магнитното поле на Земята, те се отклоняват и само част от него се вижда на полюсите.
Електроните, съставляващи слънчевата радиация, произвеждат спектрална емисия, когато достигнат молекулите на газа, намиращи се в магнитосферата, част от земната атмосфера, която защитава Земята от слънчевия вятър и предизвикват възбуждане на атомно ниво, което води до луминисценция. Тази луминесценция се разпространява по цялото небе, пораждайки феерия от природата.
Изследвания на Северното сияние
Има проучвания, които изследват северното сияние, когато се произвежда слънчев вятър. Това се случва, защото, въпреки че е известно, че слънчевите бури имат приблизителен период от 11 години, не е възможно да се предвиди кога ще настъпи Северното сияние. За всички хора, които искат да видят Северното сияние, това е неприятно. Пътуването до полюсите не е евтино и да не можеш да видиш полярното сияние е много депресиращо. Освен това може да е полезно да знаете северното сияние в Испания за тези, които не могат да пътуват далеч.
За да разберете как се образува северното сияние, е важно да разберете двата ключови елемента, участващи в тяхното създаване: слънчевият вятър и магнитосферата. Слънчевият вятър е поток от електрически заредени частици, предимно електрони и протони, излъчвани от слънчевата корона. Тези частици пътуват до впечатляващи скорости, които могат да достигнат до 1000 km/s, и се пренасят от слънчевия вятър в междупланетното пространство.
Магнитосферата от своя страна действа като щит, който предпазва Земята от повечето частици в слънчевия вятър. Въпреки това, в полярните региони магнитното поле на Земята е по-слабо, което позволява на някои частици да проникнат в атмосферата. Това взаимодействие е най-интензивно по време на геомагнитни бури, когато слънчевият вятър е най-силен и може да причини смущения в магнитосферата.
Взаимодействие на частиците със земната атмосфера
Когато заредените частици от слънчевия вятър проникнат в земната атмосфера, те взаимодействат с присъстващите в нея атоми и молекули, предимно кислород и азот. Този процес на взаимодействие е това, което поражда северното сияние, генерирайки цветовете и формите, които виждаме в небето. Слънчевите частици пренасят енергия към атомите и молекулите в атмосферата, възбуждайки ги и довеждайки ги до по-високо енергийно състояние.
След като атомите и молекулите достигнат това възбудено състояние, те са склонни да се върнат в основното си състояние, освобождавайки допълнителната енергия под формата на светлина. Този процес на излъчване на светлина създава характерните цветове на северното сияние. Дължината на вълната на излъчваната светлина зависи от вида на участващия атом или молекула и енергийното ниво, достигнато по време на взаимодействието, което може да бъде изследвано по-нататък в слоевете на земната атмосфера.
Кислородът е отговорен за двата основни цвята на полярните сияния. Зелено/жълто се появява при дължина на енергийната вълна от 557,7 Нм, докато по-червеният и лилав цвят се произвежда от по-рядка дължина в тези явления, 630,0 Нм. По-специално, на възбуден кислороден атом са необходими почти две минути, за да излъчи червен фотон и ако един атом се сблъска с друг през това време, процесът може да бъде прекъснат или прекратен. Следователно, когато видим червени сияния, те най-вероятно ще бъдат открити в по-високите нива на йоносферата, приблизително 240 километра височина, където има по-малко кислородни атоми, които да си взаимодействат.
Цветове и газове: кислород и азот
Цветовете на северното сияние са резултат от взаимодействието на слънчевите частици с различни газове в земната атмосфера. Кислородът и азотът са основно отговорни за разнообразието от нюанси, които виждаме в небето по време на полярното сияние. Кислородът, когато се възбужда от слънчеви частици, може да излъчва зелена или червена светлина в зависимост от надморската височина, на която се осъществява взаимодействието. На по-ниска надморска височина, около 100 километра, кислородът излъчва зелена светлина, докато на по-висока надморска височина, около 200 километра, излъчва червена светлина. За по-пълно разбиране на това явление се препоръчва да прочетете за студът в ясни нощи, когато тези сияния са най-видими.
Азотът от своя страна допринася за сините и лилавите нюанси на северното сияние. Когато слънчевите частици възбуждат азотни молекули, те могат да излъчват синя или лилава светлина, създавайки контраст с цветовете, произведени от кислорода. Комбинацията от тези цветове поражда впечатляващите многоцветни полярни сияния, които осветяват нощното небе в полярните региони.
Цветовете на северното сияние
Въпреки че северното сияние обикновено се свързва с ярко зелен цвят, то всъщност може да се появи в различни цветове. Зеленото е най-често срещаното поради възбуждането на кислородните атоми на около 100 километра височина. обаче На различна надморска височина и с различни видове газове могат да се появят други цветове:
- Зелен цвят: получава се от възбуждането на кислород на 100 km надморска височина.
- Червен цвят: генерира се от кислород на по-висока надморска височина, около 200 км.
- Син цвят: причинен от взаимодействието на слънчеви частици с азот.
- Пурпурен цвят: също резултат от възбуждане с азот, което добавя контраст към зелените и червените светлини.
Полярни сияния на други планети
Полярните сияния не са само за Земята. Благодарение на наблюденията, направени от космическия телескоп Хъбъл и космическите сонди, успяхме да открием полярни сияния на други планети в Слънчевата система, като Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Въпреки че основен механизъм за образуване на полярните сияния е подобно на всички тези планети, има забележими разлики в техния произход и характеристики. За да разберете по-добре тези разлики, можете да изследвате грандиозни метеорологични явления.
На Сатурн полярните сияния са подобни на тези на Земята по отношение на техния произход, тъй като те също са резултат от взаимодействието между слънчевия вятър и магнитното поле на планетата. При Юпитер обаче процесът се различава поради влиянието на плазмата, произведена от луната Йо, което допринася за образуването на интензивни и сложни полярни сияния. Тези разлики правят изследването на полярните сияния на други планети завладяваща област на изследване, което ни позволява да разберем по-добре физическите процеси, протичащи в Слънчевата система.
Полярните сияния на Уран и Нептун също имат отличителни характеристики, дължащи се на наклона на техните магнитни оси и състава на техните атмосфери. Тези различия в структурата и динамиката на магнитните полета на тези планети влияят върху формата и поведението на полярните сияния, като предлагат възможност да се изследва как тези явления се променят в различни планетарни среди.
В допълнение, полярните сияния са открити на някои от спътниците на Юпитер, като Европа и Ганимед, което предполага наличие на сложни магнитни процеси на тези небесни тела. Всъщност полярните сияния са наблюдавани на Марс от космическия кораб Mars Express по време на наблюдения, направени през 2004 г. Марс няма магнитно поле, аналогично на земното, но има локални полета, свързани с неговата кора, които са отговорни за полярните сияния на тази планета.
Това явление наскоро беше наблюдавано и на Слънцето. Тези полярни сияния се произвеждат от ускоряване на слънчево петно на повърхността. Има доказателства за сияния и на други звезди. Това подчертава значението на полярните сияния извън нашата планета, тъй като предоставят жизненоважна информация за магнитните полета и атмосферите на други небесни тела.
Наблюдение на северното сияние
Да станеш свидетел на Северното сияние е незабравимо преживяване, въпреки че изисква планиране и търпение. За да подобрите шансовете за забелязването им, важно е да изберете благоприятно време и място. Между средата на август и април нощите са по-дълги и по-тъмни в полярните региони, което увеличава шансовете да видите това явление. За интересуващите се от темата е полезно да прегледат Информация за Кируна, градът на Северното сияние.
Най-добрите региони за наблюдение на Северното сияние включват Норвегия, Исландия, Финландия, Швеция, Канада и Аляска, където ясното небе и метеорологичните условия благоприятстват спектакъла. Препоръчително е да търсите места далеч от градовете за да избегнете светлинното замърсяване и да се насладите на по-добро зрение. Ако искате да научите повече, консултирайте се Зрелищната буря на Северното сияние в Канада.
Освен това е изключително важно да се подготвите за студа и да носите подходящо облекло за ниските температури. Търпението играе важна роля, тъй като полярните сияния могат да се появят и да изчезнат бързо. Да бъдете информирани за прогнозите за геомагнитната активност и да разполагате с подходяща камера помагат да заснемете това явление в цялото му великолепие.
Въпреки това изменението на климата също започна да влияе върху видимостта на полярните сияния. Повишаването на температурите и топенето на полярен лед може да повлияе на плътността и състава на атмосферата, потенциално променяйки начина, по който полярните сияния се виждат от повърхността на Земята. Освен това нарастващото светлинно замърсяване в градските райони затруднява разглеждането на този природен феномен, което налага пътуването до отдалечени райони, за да се насладите напълно на изживяването.
Северното сияние напомня за величието и сложността на нашата вселена. Докато напредваме в разбирането си за тези явления, се отварят редица възможности за изследване на тяхната очарователна красота и физическите процеси зад тях.
