Північне сяйво Світло тихих бур
22 лютого 2020 · Північне сяйво компенсує мешканцям високих широт довгі зими там. Далі на південь вони досить рідкісні і втратили колишній жах. Не зовсім правильно.
ЯУ фінській мові назва не має більш оригінальної назви. "Revontuli" буквально означає "північний вогонь", а "Revontulibongarin opas" - "керівництво для спостерігачів північного сяйва". Мінна Палмрот, професор космічної фізики в Університеті Гельсінкі, опублікувала одне з них на початку 2018 року, щоб її співвітчизники могли шукати, що знаходиться за різними світлими формами, які вони часто бачать під час темних фінських зим: дифузні світяться хмари, що світяться Арки, промені, здавалося б, виходять з однієї точки і нарешті довгі вертикально-смугасті стіни, які різко закінчуються і виглядають як шви зморшкуватих штор.
Але щойно з’явився путівник Палмрота по Північному сяйву, читачі вийшли вперед і поскаржились. У книзі бракувало форми північного сяйва, яку вони спостерігали: періодично розташовані горизонтальні пальці, що стирчали на південь над подолами завіс. Про що, будь ласка, це все? Ні Палмрот, ні два її співавтори не знали. Ця форма північного сяйва, відома зараз як «дюни», до цього часу не була науково задокументована. У жовтні 2018 року професор та деякі аматори організували спостережну кампанію для отримання синхронних записів з різних місць у Фінляндії. Публікація офіційного першого опису нової форми північного сяйва з’явилася у спеціальному журналі минулого тижня Аванси АГУ.
Навіть сьогодні це явище все ще підходить для сюрпризів, оскільки йому вже давно дивуються з космосу. Такі ігри світла є майже повсякденним явищем для жителів Високої Арктики, якщо погода та сезон цього дозволяють. Як правило, домінує зелений колір, над ним іноді червоний, а внизу завіси подолає бузковий або синій. У регіонах перших письмових культур південніше північне сяйво набагато рідше, саме тому перші достовірні історичні повідомлення про них приблизно з 700 р. До н. Передаються з Китаю. І лише з 1773 року, коли Джеймс Кук під час свого другого плавання проник у води Антарктики, ми знаємо, що такі явища існують і на глибокому півдні. З тих пір полярне сяйво приєдналося до полярного сяйва, північного полярного сяйва, як називали його натуралісти з часів Галілея, і якщо говорити про явище без посилання на конкретне місце спостереження, його просто називають полярним сяйвом або «північним сяйвом» - навіть якщо це так. на самих полюсах є порівняно рідкісним і менш вражаючим. Найкращі полярні сяйва можна побачити на овалі від 60 до 80 градусів північної чи південної широти.
Маорі в Новій Зеландії знали тахунуі-а-рангі ("велике горіння в небі") ще до Кука, як і корінні жителі Австралії. Вони традиційно асоціюють північне сяйво з лихом, вогнем і кров’ю - асоціацією, яка також домінує у звітах з Європи від античності до сучасності. Навіть тверезий Арістотель пише у своїй «Метеорології» про «криваві прогалини» і що очевидно, що там «горить верхнє повітря». І, обговорюючи різні небесні світлові явища, Сенека повідомляє у своїх «Naturales quaestiones» (питаннях про природу), написаних близько 65 р. Н. Е., Як тридцять років тому за часів імператора Тіберія «Північне сяйво» одного разу викликало пам’ятну помилкову тривогу: «Когорти кинулись до На допомогу місту Остія, яке, здавалося, палало вогнем, коли небо напівночі світилось тьмяно, ніби від густого, димного вогню ".
Але чому там усі місця? Звідки беруться ці частинки і які процеси дають їм свою високу енергію?
Такі відхаркування далеко не рідкість. У 2012 році відбулося виверження, яке було принаймні таким же сильним, як і подія Керрінгтона, але воно пропустило Землю. Незначний удар цього типу спричинив обвал електромережі в канадській провінції Квебек у 1989 році. Дослідники, що працюють з Сандрою Чепмен з Університету Уоріка в Англії, лише щойно зробили нову, більш точну оцінку того, як часто це можна очікувати Геофізичні дослідницькі листи звільнений. На основі даних про сонячну активність за останні 150 років вони роблять висновок, що магнітна буря, подібна тій, що спричинила відключення електроенергії в Квебеку, має ймовірність чотири відсотки на рік, а подія Керрінгтона - 0,7 відсотка. Це не часто, але досить часто, щоб, зважаючи на зростаючу залежність сучасної цивілізації від дедалі складнішої електронної інфраструктури, дослідження магнітних бур і, отже, також північного сяйва не проводились виключно з основних інтересів.
Процес називається повторним підключенням, тобто повторним підключенням, і надзвичайно перекручені лінії поля, які він спочатку залишає позаду (рис. 4), не можуть залишатися такими. Напруга, під якою вони перебувають, знімається в наступний момент, коли нещодавно замкнуті петлі лінії поля максимально швидко зменшують граничну кривизну своїх перегинів, відхиляються назад і виводять частинки плазми, які пов'язані з магнітними полями через їх електричний заряд . Частинок на кубічний сантиметр дуже мало - з геофізичної точки зору, магнітосфера Землі є просторішою і порожнішою, ніж будь-який вакуум, який можна створити в земній лабораторії, - але в величезних просторових розмірах там значні кількості плазми тепер стає джерелом частинок, які згодом запалюють полярні сяйва в земній атмосфері (рис. 5).
Але їхньої енергії для цього недостатньо. Навпаки, зараз існує складна взаємодія плазми з диполеподібним магнітним полем в околицях Землі та земної іоносфери і, як результат, сильні електричні струми вздовж ліній поля. Крім усього іншого, оскільки ці лінії сходяться до землі, відбувається збільшення сили струму поблизу Землі і, нарешті, колапс безперешкодного потоку струму. "Наче запобіжник перегорів", - говорить Герхард Герендель, почесний директор Інституту позаземної фізики Макса Планка в Гархінгу, який теоретично досліджував такі процеси. Таким чином, лінія отримує певний опір, при якому напруга падає, що створює електричні поля, в яких, зокрема, електрони прискорюються до такої міри, що вони викликають полярне сяйво, потрапляючи в нейтральну земну атмосферу.
Це пояснює, чому полярні сяйва не світяться рівномірно поза сильними магнітними бурями, спричиненими викидами корональних мас, а приходять і зникають. Мерехтіння магнітосферного хвоста на сонячному вітрі призводить до нерегулярно пульсуючих моментів повторного з’єднання і, таким чином, освіжає так звані магнітні часткові бурі, які в англомовній літературі спеціалістів називають «суббурями». Той факт, що вони воліють випускати пару в овалі навколо магнітних полюсів Землі, зрештою, обумовлений дипольною геометрією земного магнітного поля, тоді як складні плазмофізичні процеси ховаються за динамікою та різноманітністю форм полярних вогнів.
Чи вони стоять за нещодавно відкритими «дюнами» завдяки фінським споглядачам полярного сяйва? Мінна Палмрот та її співавтори вважають, що більш імовірно, що магнітно прискорені частинки з космосу виявляють справді атмосферне явище: так звані "мезосферні отвори", хвилі щільності у високій атмосфері, яких ніколи не спостерігалося в зонах полярного сяйва. Але причиною цього, пишуть Палмрот та його колеги, може бути просто те, що полярні сяйва заважають методам спостереження, які використовують дослідники атмосфери. Але тепер у них новий інструмент: цифрові камери "революціоністів".
Повітря світиться і на інших планетах. Однак це не завжди північне сяйво.
А.урори та полярні вогні є синонімами, коли мова йде про землю. Але є й інші планети, де атмосферна взаємодія із зарядженими частинками ставить світяться коронки на полюси. Чудові овали полярного сяйва показують, зокрема, двох газових гігантів Юпітер і Сатурн. Сусідні зображення були зроблені не у видимому світлі - вони там не були б такими вражаючими - а в ультрафіолетовому світлі, а потім поєднані із звичайними оптичними зображеннями планет.
Північне сяйво Юпітера є найяскравішим у всій Сонячній системі. На відміну від Землі, вони світять постійно, хоча і з коливаною яскравістю, з випромінюванням до ста тераватт, у тисячу разів більше, ніж земні полярні сяйва, випромінювані під час належної магнітної бурі. Сонцю потрібен Юпітер, і меншою мірою Сатурн, і менше. Юпітер має набагато сильніші магнітні поля, ніж Земля, а також чотири великі сусідні сусідні супутники, які забезпечують запас заряджених частинок, особливо Місяця Іо, на якому діючі вулкани кидають матеріал навколо них. Інші великі супутники Юпітера також мають тонкі іоносфери, які з’єднані з Юпітером за допомогою ліній магнітного поля, так що кожна Місяць викликає своє світле пляма на кожному полюсі Юпітера - найвіддаленіший, Каллісто, мабуть, лише тимчасово.
Єдина сонячна планета без полярних сяйв - це Меркурій. У ньому просто не вистачає атмосфери, яку можна стимулювати до світіння. Це явище було доведено на всіх інших планетах, хоча дані для Нептуна найтонші. Підказки надходять від одного зонда, що пролетів у найближчій планеті в серпні 1989 року. Космічний телескоп "Хаббл" зміг спостерігати північне сяйво на другому крайньому, Урані.
Венера і Марс також демонструють полярні сяйва, тільки вони не є полярними вогнями, просто тому, що ці планети не мають полюсів, тобто немає магнітних полюсів. Обидві планети не генерують власного магнітного поля. На Марсі спостерігається слабке залишкове намагнічування кори, але вона не утворює планетарного дипольного поля. У вересні 2017 року американський марсовий зонд «Мейвен» зміг спостерігати спалах тонкої марсіанської атмосфери під час сонячної шторму. Полярне сяйво було ультрафіолетовим і найбільш помітним на краю планети, де пряма видимість проходить на особливо великі відстані крізь світиться шар атмосфери.
Зараз існує не тільки Сонячна система. Сьогодні відомо кілька тисяч планет навколо інших зірок. Більшість з них були опосередковано виявлені через вплив їх існування на світловий сигнал своєї зірки. У вас немає жодного фотона від них, що робить ще більш безнадійною спробу виявити їх північне сяйво. Однак земні полярні сяйва також видають чіткі радіосигнали - і одного разу вони можуть бути виявлені на певних позасонячних планетах.
Єдине позасонячне полярне світло, яке було захоплено дотепер, походить не від планети, а від так званого коричневого карлика, газової кулі, багато в десятки разів масивнішого за Юпітер, але занадто малого, щоб стати зіркою. LSR J1835 + 3259, назва об’єкта за 18,5 світлових років, не має власного сонця, навколо якого він обертається - це єдина причина, чому світло від його полярних сяйв взагалі може бути виявлено. Як він виробляє для себе полярні сяйва, а також такі, що сяють у мільйон разів сильніше, ніж земні, досі не з'ясовано. Можливо, обертається в своєму магнітному полі, яке в 200 разів сильніше, ніж у Юпітера - маленької планети, на якій димяться вулкани.