Полярные (их еще называют Северные) сияния - это электрическое свечение верхних, очень разреженных слоев атмосферы на высоте обычно от 80 до 1000 км. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), излучаемых Солнцем. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюсы Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.

Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота, а также с молекулами азота приводят их в возбужденное состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зеленой и красной областях спектра, молекулы азота — в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений и придает полярным сияниям красивую, часто меняющуюся цветовую окраску. Такие процессы могут происходить только в высоких слоях атмосферы, потому что, во-первых, в низких плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникать глубоко в земную атмосферу.

Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных групп пятен, вспышек и других форм усиления активности, так как с повышением солнечной активности усиливается интенсивность солнечного ветра — основного фактора, возбуждающего свечение полярных сияний.

Норвежские астрономы обнаружили различия между северным и южным полярными сияниями. Это указывает на существование сезонных изменений в магнитном поле Земли. Статья исследователей появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит издание Universe Today.

Полярные сияния являются результатом взаимодействия потоков заряженных частиц, которые движутся по силовым линиям магнитного поля Земли, и верхних слоев атмосферы. Традиционно считается, что частицы распределены равномерно между Северным и Южным полушариями, поскольку можно считать, что их источник лежит в экваториальной плоскости магнитосферы (ориентация этой плоскости отличается от обычной экваториальной из-за того, что магнитные полюса Земли не совпадают с географическими). Из-за этого сияния почти симметричны: их местоположения могут отличаться на десятые доли градусов, однако глобальные схемы изменения интенсивности одинаковы.

В рамках исследования ученые использовали автоматические камеры, расположенные в полярных регионах планеты. Наблюдения проводились в течение длительного времени. В результате ученым удалось установить, что предположения о симметричности неверны. Так, в Северном полушарии летом в рассветные часы наблюдаются регионы особенно интенсивного сияния. При этом в Южном полушарии эти регионы видны зимой перед закатом.

По мнению ученых, асимметрия объясняется наличием сезонных изменений в магнитном поле. Исследователи отмечают, что подобные изменения были предсказаны уже достаточно давно, однако им впервые удалось обнаружить подтверждения существования этих объектов.

Совсем недавно специалистам NASA удалось установить, что сияния являются результатом перезамыкания линий магнитного поля в отдаленных регионах магнитосферы. Открытие стало возможным благодаря использованию спутниковой сети NASA "Темис" ("THEMIS"). Ранее было известно, что причинами возникновения полярных сияний являются так называемые суббури (substorm) – резкие выбросы энергии в магнитном поле Земли.

Телескоп "Хаббл" сфотографировал полярные сияния на Сатурне. По словам астрономов, наблюдение одновременно двух полюсов планеты - редкая возможность. Дело в том, что кольца Сатурна отбрасывают тени, которые затрудняют изучение планеты. Раз в 15 лет, однако, наступает равноденствие - в это время солнечные лучи падают перпендикулярно экватору, потому тени от колец минимальны. Равноденствие было 12 августа 2009 года, поэтому тени от колец еще не успели вырасти.

Причины полярных сияний на Сатурне те же, что и на Земле - взаимодействие заряженных частиц, испускаемых Солнцем, с магнитным полем планеты. Анализ собранных "Хабблом" данных позволил установить, что сияния заметно отличаются. Так, северное меньше по размеру и более интенсивное, чем южное. Из этого астрономы делают вывод, что магнитное поле газового гиганта, вероятно, также неравномерно.

Совсем недавно полярные сияния на Сатурне сфотографировал зонд "Кассини", который в настоящее время движется вокруг планеты. Тогда ученые установили, что сияния Сатурна поднимаются более чем на 1200 километров над условной поверхностью газового гиганта. Для сравнения, земные сияния формируются на высоте 100-500 километров. По словам ученых, высота обусловлена особенностями состава гиганта.

http://lenta.ru/news/