Назови что такое северное сияние с точки зрения физики
Северное сияние
В Красноярском крае северное сияние можно наблюдать на территории Таймыра.
Яркие снопы света пронзали небо над скалистыми морскими берегами и ущельями. Фото: Сергей Малинин. Источник: сайт nat-geo Яркие снопы света пронзали небо над скалистыми морскими берегами и ущельями. Фото: Сергей Малинин. Источник: сайт nat-geo
Северное сияние — физическое явление, обусловленное столкновением заряженных частиц плазменного слоя Солнца с верхней атмосферой Земли, которое можно наблюдать в ночное время вблизи магнитных полюсов. При этом происходит возбуждение атомов и молекул газов, их излучение в видимом диапазоне и наблюдается как полярное сияние.
Полярные сияния в северном полушарии обычно движутся на запад со скоростью примерно 1 км/с. Верхние слои атмосферы в области сияний заметно нагреваются, что приводит к появлению восходящих потоков газа. В результате на больших высотах увеличивается плотность газовой среды. Последнее вызывает дополнительное торможение искусственных спутников Земли в этой области. Сияния также сопровождаются сильными вихревыми токами в огромных областях пространства. В результате индуцируются сильные магнитные поля и развиваются так называемые магнитные бури. Яркие вспышки сияния могут сопровождаться звуками, похожими на треск. Сильные изменения в ионосфере вызывают ухудшение качества радиосвязи.
Минимальная высота северного сияния — 60 км, а максимальная — 1 130 км. В видимом световом спектре оно возникает на высоте от 90 до 200 км над поверхностью Земли.
Цвет северного сияния зависит от состава атмосферы, а именно — от частиц газа, с которыми произошло взаимодействие. На разных высотах северное сияние имеет разные цвета. Так, красное свечение кислорода наблюдается на высотах 150—400 км, совместное зеленое или желто-зеленое свечение азота и кислорода — на высоте 120—150 км, а фиолетово-синее свечение азота — на высоте ниже 120 км.
Основной цвет северного сияния — зеленый с оттенками розового по краям и фиолетового в центре. Кроме того, состав атмосферы влияет и на форму полярного сияния — размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.
Обычно северное сияние проявляется в виде общего быстро меняющегося свечения неба, но иногда и в виде движущихся лучей, полос, корон, «занавесей». Эти цветные ленты имеют ширину до 160 км, и длину до 1 500 км. Длительность полярных сияний составляет от нескольких минут до нескольких суток.
По яркости сияния разделяются на четыре класса: в первый класс попадают еле заметные сияния, сходные по своей яркости с Млечным Путем. Сияния четвертого класса по яркости можно сравнить с полной Луной.
Полярные сияния весной и осенью возникают заметно чаще, чем зимой и летом. Пик частотности приходится на периоды, ближайшие к весеннему и осеннему равноденствиям. Во время полярного сияния за короткое время выделяется огромное количество энергии.
В Северном полушарии полярное сияние называют «авророй бореалис», или «северным сиянием», тогда как в Южном полушарии это явление имеет название «аврора аустралис», или «южное сияние».
На русском Севере полярные сияния называли пазорями или сполохами. Первое из этих слов указывает на сходство рассматриваемого явления с зорями, а второе происходит от слова «полошить», то есть тревожить, беспокоить, поднимать тревогу, так как во время полярных сияний небо может стать красным, как на пожаре.
С cеверным сиянием связанно множество мифов и легенд. Наши предки и предки коренных северных народов, не понимая природы некоторых явлений, связывали их с чем-то мифическим, порой божественным.
Например, эвенки считали, что птицы отдали свои разноцветные перья северному сиянию в обмен на удивительные песни. И теперь северное сияние переливается цветной радугой, а птицы севера, несмотря на невзрачный окрас, радуют музыкальностью своих трелей.
По поверьям ненцев, северное сияние возникает, когда духи небесных людей стреляют, а стрелы замерзают в море. Или в северном сиянии проявляется дыхание гигантского быка севера, который посылает холод.
Кеты считали северное сияние огнем Еся — единственного Бога, управляющего мирозданием. Другие народности Таймыра считают северное сияние отражением в небе морских волн, бывающих во время хода рыбы, или северным рогом огромного оленя, которого создали Белый бог вместе с Матерью-богиней.
masterok
Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Продолжаем изучать предпочтение читателей этого бложика в форме стола заказов декабря. Пришла очередь второй заявочки, а значит мы слушаем 
dr_axon :
Полярное сияние (лат. Aurora Borealis, Aurora Australis) — свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра. В Северном полушарии его называют также северным сиянием, а в высоких широтах Южного полушария – южным.
Можно увидеть эти огни и в более низких широтах.
Когда они появлялись в небесах средневековой Европы, хронисты объясняли это тем, что это великаны сражаются в небе, или что с небес летят на землю сверкающие разноцветными огнями копья. По старинным финским легендам, это лисы охотятся на сопках и чешут бока о скалы так, что искры летят на небо, превращаясь в северное сияние.
А причина того, что сияние облюбовало именно полярные регионы, кроется в магнитных полях: они отклоняют частицы, устремляющиеся к экватору, и направляют их к магнитным полюсам Земли.
Полярные сияния возникают вследствие бомбардировки верхних слоёв атмосферы заряженными частицами, движущимися к Земле вдоль силовых линий геомагнитного поля из области околоземного космического пространства, называемой плазменным слоем.
Проекция плазменного слоя вдоль геомагнитных силовых линий на земную атмосферу имеет форму колец, окружающих северный и южный магнитные полюса (авроральные овалы). Выявлением причин, приводящим к высыпаниям заряженных частиц из плазменного слоя, занимается космическая физика. Экспериментально установлено, что ключевую роль в стимулировании высыпаний играет ориентация межпланетного магнитного поля и величина давления плазмы солнечного ветра.Полярное сияние
В очень ограниченном участке верхней атмосферы сияния могут быть вызванынизкоэнергичными заряженными частицами солнечного ветра, попадающими в полярную ионосферу через северный и южный полярные каспы. В северном полушарии каспенные сияния можно наблюдать над Шпицбергеном в околополуденные часы.
При столкновении энергичных частиц плазменного слоя с верхней атмосферой происходит возбуждение атомов и молекул газов, входящих в её состав. Излучение возбуждённых атомов в видимом диапазоне и наблюдается как полярное сияние.
Поскольку ионизация заряженными частицами происходит наиболее эффективно в конце пути частицы и плотность атмосферы падает с высотой в соответствии с барометрической формулой, то высота появлений полярных сияний достаточно сильно зависит от параметров атмосферы планеты, так, для Земли с её достаточно сложным составом атмосферы красное свечение кислорода наблюдается на высотах 200—400 км, а совместное свечение азота и кислорода — на высоте около 110 км.
Кроме того, эти факторы обуславливают и форму полярных сияний — размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.
Полярные сияния наблюдаются преимущественно в высоких широтах обоих полушарий в овальных зонах-поясах, окружающих магнитные полюса Земли — авроральных овалах. Диаметр авроральных овалов составляет около 3000 км во время спокойного Солнца, на дневной стороне граница зоны отстоит от магнитного полюса на 10—16o, на ночной — 20—23o.
Поскольку магнитные полюса Земли отстоят от географических на 12o, полярные сияния наблюдаются в широтах 67—70o, однако во времена солнечной активности авроральный овал расширяется и полярные сияния могут наблюдаться в более низких широтах — на 20—25o южнее или севернее границ их обычного проявления.
Полярные сияния весной и осенью возникают заметно чаще, чем зимой и летом. Пик частотности приходится на периоды, ближайшие к весеннему и осеннему равноденствиям.
Полярное сияниеВо время полярного сияния за короткое время выделяется огромное количество энергии (во время одного из зарегистрированных в 2007 году возмущений — 5×1014 джоулей, примерно столько же, сколько во время землетрясения магнитудой 5,5.
При наблюдении с поверхности Земли полярное сияние проявляется в виде общего быстро меняющегося свечения неба или движущихся лучей, полос, корон, «занавесей». Длительность полярных сияний составляет от десятков минут до нескольких суток.
Первым ученым, высказавшем правильное толкование природы полярных сияний в своей работе: «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», был сын холмогорского помора Михайло Ломоносов, самолично их наблюдавший.
Но дальше общих высказываний на эту тему дело не сдвинулось еще полтора века, пока в 1882-1884 гг. не был организован Первый международный полярный год. Но не все ученые жаждали отправляться за открытиями в полярные районы, некоторые попытались воспроизвести полярное сияние в лабораторных условиях. Наибольшую известность приобрел проведенный в конце XIX века эксперимент Биркеланда.
Основываясь на правильном представлении, что полярные сияния вызываются потоком солнечных корпускул, учёный предположил, что магнитное поле Земли должно искривлять их траектории и концентрировать возле магнитных полюсов. С этой целью он создал маленькую модель Земли, которую назвал «терреллой» (уменьшительное от «Терра»-«Земля»).
Полярное сияниеВнутри модели был расположен электромагнит, позволявший менять напряженность магнитного поля, а ее поверхность была покрыта составом, светящимся под действием катодных лучей. «Террелла» была помещена в камеру, из которой был выкачан воздух, чтобы имитировать верхнюю атмосферу Земли. Создав внутри камеры поток катодных лучей, заменявших солнечный корпускулярный поток, и меняя положение модели относительно этого потока, Биркеланд наблюдал, как эти лучи сосредотачиваются возле магнитных полюсов, вызывая свечение, аналогичное наблюдаемому в природе полярному сиянию.
Позже было обнаружено, что полярное сияние сопровождается на поверхности Земли не только магнитными явлениями, но и электрическими. И первыми с ними столкнулись в ХIX веке канадские связисты, прокладывавшие первые телеграфные, а затем и телефонные линии на севере страны. Ради экономии дефицитного провода такие линии вначале делали однопроводными, используя в качестве второго провода землю. И почти сразу же железнодорожники, рядом с путями которых появились линии связи, попытались использовать их для своих целей.
Чтобы связаться с любой точки трассы с диспетчером, поезд останавливался, помощник машиниста спрыгивал на насыпь с небольшим ящичком в руке (вначале с телеграфным, а затем и телефонным аппаратом), присоединял один из проводов к рельсу, а другой с помощью длинной штанги, похожей на троллейбусную, цеплял за провод линии связи.
Но не дПолярное сияниеай бог, если в это время вспыхивало полярное сияние: при плохом контакте с рельсом «связист» поражался сильнейшим электрическим разрядом, и машинист надолго оставался без помощника.
Но доставалось и обычным связистам. Как отмечено в исторической хронике XIX века: «Электрические пертурбации, возникавшие в 1848, 59, 72, 83 и 94-м годах не только сопровождались ярким северным сиянием, но и усилением теллурических токов. Эти пертурбации настолько сильно давали о себе знать на севере Европы и в Северной Америке, что телеграфные сношения были прерваны на много часов. Земные токи, проходившие осенью 1859 года по телеграфным проводам, были настолько сильны, что из аппаратов выбрасывались целые снопы пламени, которые исчезали лишь по выключении земных проводов».
В 30-е годы ХХ века началось интенсивное освоение полярных районов СССР. Для обеспечения судоходства и авиации на побережье Северного Ледовитого океана строились полярные станции, геофизические обсерватории, радиоантенны. Тогда связь по радио осуществлялась либо на длинных волнах, требовавших больших мощностей передатчиков и громоздких антенн, либо на коротких, при значительно меньших мощностях.
Но как только начинался сезон полярных сияний, связь на КВ прерывалась, иногда на много дней. В те же годы от полярников стали поступать странные сообщения о звуках, якобы сопровождающих полярные сияния. Это явление пытались объяснить психофизическими реакциями ослабленного болезнями и плохим питанием организма.
Приходится предположить, что природа этих звуков аналогична природе звучания электрофонных болидов (и там и там звук возникает мгновенно при возникновении некоторых форм быстро движущихся сияний, либо при пролете болида), т.е. этот «звук» имеет электромагнитную природу.
В 1957-1958 гг. состоялся Первый Международный Геофизический год (МГГ), во время которого были проведены первые надежные приборные исследования сияний. И сразу было обнаружено множество ранее неизвестных эффектов.
В частности, что полярные сияния после мощных солнечных вспышек синхронно вспыхивают на обоих полюсах Земли. Тогда же были зафиксированы и «невозможные» звуки от некоторых форм полярных сияний на поверхности Земли, правда, в инфразвуковом диапазоне. А заодно и биологически активные электромагнитные вариации в диапазоне 7 — 13 Герц.
Был исследован и так называемый «береговой эффект полярных сияний» — это когда формы спокойного сияния наблюдаются только над морем и не проникают на территорию над берегом, зачастую повторяя его форму, — в небе возникает своеобразная «небесная карта».
Существует также психофизическое явление, названное как «меряченье». У разных народов севера это явление наблюдается по-разному, но многие его элементы схожи.
Во время полярного сияния целое северное селение может забросить все дела, собраться в одном месте и начать пританцовывать, дергаться или раскачиваться словно по команде невидимого дирижера. Иногда такое состояние может продолжаться несколько часов.
Когда один врач успел на собачьей упряжке быстро достичь другого селения, то он с изумлением обнаружил, что его жители занимаются тем же самым. Он впервые и высказал идею, что «мерячка» возникает под действием некоего глобального геофизического фактора, как-то связанного с полярным сиянием.
Полярное сияниеИ, наконец, последнее и вовсе уникальное явление. Ряд путешественников, волею обстоятельств оказавшихся в полярных районах зимой, иногда наблюдали, как в сполохах и лентах небесного огня начинают формироваться миражи каких-то зданий, фантастических кораблей, а то и животных. Например, в альманахе «Вселенная и человечество», изданном в самом начале ХХ века, есть фотография громадной змеи с головой кобры, свернувшейся в несколько колец и отпочковавшейся от обычной лучистой дуги сияния.
Видели полярные сияния и в южном полушарии. Английский мореплаватель Джеймс Кук (1728-1779 гг.) был одним из первых, кто не только дал их описание в южном полушарии, но и обратил внимание на то, что полярные сияния появляются в высоких широтах обоих полушарий одновременно.
Хотя эти танцующие огни и получили научное объяснение, они сохранили ауру таинственности и репутацию одного из самых ярких явлений природы.
Страничка SpaceWeather.com, предназначена для широкой публики и великолепно разъясняет явления ближайшего космоса, а также дает точные прогнозы появления северного сияния.
Информация в реальном времени о возмущениях магнитного поля, вызываемых именно северным сиянием, найдется на страничке геофизической обсерватории города Соданкюля, где представлена магнитограмма обсерватории. Если на кривых, описывающих возмущения, наблюдается мгновенное колебание в 1000nT (меньшего тоже хватит), то повышается вероятность появления в небе северного сияния вплоть до южной Финляндии.
Астрономы, которые наблюдают за Солнцем в большой телескоп, могут предсказать сияние. Солнце спокойно – сияний нет. Появляются на Солнце пятна, или языки пламени, — жди на Земле сияния. Обычно сияния бывают в Заполярье, но иногда сияния бывают и в теплых краях.
В древних рукописях появление полярного сияния отмечено даже в Египте и Риме.
А вот в 1111 году при сражении на Дону малочисленных русских войск с бесчисленными полками половцев, победа оказалась на стороне русских. Русичи решили, что им помогали небесные ангелы, а на самом деле половцев устрашили диковинные картины полярного сияния, которое разыгралось на небосклоне с той стороны, откуда наступали русские дружины.
А 5 апреля 1242 года на Чудском озере в самый разгар Ледового побоища небосвод на севере начал светлеть, затем вспыхнул мерцающим пламенем. Русские решили, что это божье знамение, и войска под руководством Александра Невского одержал
Что такое северное сияние
Северное сияние – один из удивительных феноменов нашей планеты, который обычно можно увидеть в северных широтах. Но иногда его можно увидеть даже в Лондоне (где расположен знаменитый Тауэрский мост) или в штате Флорида. Более того сияние видно даже на самом юге Земли – в Антарктиде. Встречается этот феномен и на других планетах Солнечной системы: Марсе, Юпитере, Венере.
В России северное сияние можно увидеть на Кольском полуострове, в селе Териберка в Воркуте, Хатанге или в Якутии.
Северное сияние: что это такое
Полярное сияние (северное сияние) — свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.
Северное сияние – это тысячи разноцветных огоньков, зажигающихся на небе в темные ночи. Огни бывают самых разных форм и цветов: синие, желтые, красные, зеленые. За секунду темное небо окрашивается в яркие цвета и становится видно вокруг на многие километры как будто днем. Северное или полярное сияние уже тысячи лет удивляет и очаровывает людей, однако не все относятся к нему с восхищением, в легендах некоторых народов, о которых мы расскажем ниже, оно считалось дурным знаком.
Северное сияние: что это такое и как происходит
Давайте разберемся, что это такое северное сияние, которое удивляет и пугает людей, живущих возле северного и южного полюсов?
Загадку таинственных огней отгадал еще Михаил Ломоносов, решив, что здесь играет роль электричество. Чтобы подтвердить свою теорию, ученый через колбы, наполненные различными газами, пропустил ток. После опыта колбы засияли неповторимыми цветами.
Проще говоря, выброшенные нашим Солнцем заряженные частицы (солнечный ветер) заставляют воздух Земли переливаться разноцветными огнями.
Земля является для частиц магнитом, который образует магнитные поля из-за токов, возникшие при вращении ядра, в основе которого лежит железо. С помощью магнитного притяжения наша планета «ловит» пролетающий солнечный ветер и направляет его туда, где находятся магнитные полюса. Там солнечные частицы моментально притягиваются к ним, и от столкновения солнечного ветра с атмосферой, появляется энергия, преобразовывающаяся в свет, которая и образует северное сияние.
Северное сияние: легенды
С давних времен северное сияние связывали с разными таинственными и порой даже мистическими событиями. Одни народы считали, что небесный огонь приносит счастье, якобы у богов в это время праздники. Другие считали, что сильно разгневался бог огня и надо ожидать неприятностей. Давайте послушаем, что гласят про северное сияние легенды разных народов.
Норвежцы упоминают о мерцающем мосте, который временами появляется на небосводе, чтобы боги спустились на землю. Одни называли сияние огнями в руках валькирий, чьи доспехи начищены до блеска и от них возникает удивительное сияние. Другие рассказывали что огни – танец душ умерших девушек.
В рассказах древних финнов полярное сияние означает горящую огнём реку Ружу, которая разделяет мир мёртвых и мир живых.
Североамериканские эскимосы верят, что заставить заиграть небосвод разноцветными огнями можно свистом, а хлопнув в ладоши – немедленно погасить их.
Есть все основания предполагать, что именно благодаря сиянию и возникли мифы о драконах. Многие учёные считают, что битва Святого Георгия, который покровительствует всем англичанам, связана не с ужасным змеем, а с полярным сиянием!
Когда можно увидеть Северное сияние
Тем, кто хочет наверняка знать, когда можно увидеть северное сияние, стоит внимательно прочесть этот абзац. Его можно увидеть ясной, морозной ночью, при неполной луне, желательно вдали от города (чтобы не мешал свет фонарей). Полярное сияние появляется в основном с октября по январь и возникает на высоте от 80 и до 1000 километров над уровнем моря и длится от 1 часа до целых суток.
Чем агрессивнее ведёт себя Солнце, чем больше взрывов на нём происходит, тем дольше длится полярное сияние. Наиболее красивые сполохи можно увидеть раз в 11 лет (такова цикличность Солнца).
Северное сияние, фото которого всегда эффектны, чем-то напоминает закат (только в ночное время), но может также воплощаться в виде спиралей или дуг. Ширина цветной ленты вполне может превышать 160 км, длина – 1500 км.
Сам цвет полярного сияния зависит во многом как от того, с каким газом взаимодействует солнечный ветер, но и от высоты, где это произошло. Если газы атмосферы столкнулись на высоте более 150 км – цвет сияния будет красным, от 120 до 150 км – жёлто-зелёным, ниже 120 км – фиолетово-синим. Чаще северное сияние оказывается бледно-зелёным.
Кадры, полученные с космоса, подтвердили версию, что полярное сияние с южной стороны земного шара почти зеркально отображает это явление с северной стороны. Оно представляет собой кольца диаметром в 4000 км, которые опоясывают полюса.
Где можно увидеть Северное сияние?
Увидеть сияние в Средневековье, когда северный магнитный полюс находился восточнее, можно было не только в Скандинавии или на севере России, но даже на севере Китая.
Теперь увидеть северное сияние можно возле магнитных полюсов нашей планеты: