Северное сияние разноцветное потому что
Почему полярное сияние такое разноцветное?
Северное сияние – одно из самых ярких известных нам природных явлений. Это настоящее световое шоу, которое завораживало людей на протяжении тысяч лет. Считается, что впервые оно было изображено в кроманьонской пещерной живописи возрастом более 30 000 лет. Первое письменное упоминание о нем встречается в древнекитайских источниках 2600 года до нашей эры. Там написано: «Фу-Пао, мать Желтой Империи Шуан-Юань, увидела сильную молнию, движущуюся вокруг звезды Су из созвездия Бэй-Доу. Ее свет освещал все вокруг».
Только в 1619 году это явление получило свое латинское название «aurora borealis». Этот термин был придуман Галилеем. В то время считалось, что свет при полярных сияниях исходит от утреннего солнца и отражается от атмосферы Земли. Поэтому ученый и назвал явление в честь римской богини утра и греческого бога северного ветра.
В 1749 году люди стали отслеживать солнечные циклы. В результате они узнали, что когда на Солнце есть пятна и бури, полярные сияния светят ярче всего. С тех пор, как мы начали отсчет времени, прошло всего 22 солнечных цикла.
Сегодня мы знаем, что сияния не вызваны утренним светом, но название осталось. Aurora borealis – это только северное сияние; южная версия называется aurora australis. Оба этих явления вызываются заряженными частицами, выделяемыми Солнцем, поэтому они становятся сильнее и ярче во время пиков солнечных бурь. Когда эти частицы сталкиваются с молекулами в нашей собственной атмосфере, происходит их взаимодействие с получением фотонов и, в свою очередь, огней, которые мы можем наблюдать. То же самое происходит и внутри трубок неонового знака. И, как и в неоновом знаке, разные молекулы вызывают разные цвета.
Наиболее распространенный из них – своего рода зеленовато-желтый. Его дают заряженные частицы Солнца, взаимодействующие с кислородом. Эти зеленые огни возникают на средней высоте – как правило, где-то около 240 километров (150 миль) над поверхностью планеты.
Когда же частицы Солнца взаимодействуют с азотом, свет получается красным, синим или фиолетовым. Это зависит от высоты – красные огни появляются на высоте более 240 км, синие – ниже 95 км, а фиолетовые – между ними.
Есть также и цвета, которые нельзя увидеть невооруженным глазом. Их можно разглядеть, только если внимательно посмотреть на огни через специальные спутниковые камеры. Только тогда можно заметить полярное сияние ультрафиолетового цвета.
Но нам все еще непонятно одно – что же вызывает различные формы полярных сияний? Они могут иметь вид облаков, волн, спиралей и прямых линий вдоль горизонта, и все это разнообразие форм и узоров нередко возникает в одну и ту же ночь.
Но еще больше, чем цветов и форм северного сияния, существует про него мифов и сказаний. В Гренландии говорят, что любой, кто свистнет под небом, полным сияния, привлечет огонек, который спустится и отрубят голову преступника. В других культурах считается, что это – или духи предков, или силы, направляющие охотников к добыче, или души нерожденных детей.
Представители некоторых культур считают их скорее злыми, чем добрыми – предвестниками грядущей битвы или трагедии. В Финляндии всполохи северного сияния – это «огненные лисицы», в Шотландии – феи, а в Скандинавии – предвестники хорошей рыбалки. Для инуитов же они были душами животных, танцующими в ночном небе.
Понравилась статья? Поделись ею с друзьями – сделай репост!
почему северное сияние многоцветно?
В очень ограниченном участке верхней атмосферы сияния могут быть вызваны низкоэнергичными 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. Спектры полярных сияний зависят от состава атмосфер планет: так, например, если для Земли наиболее яркими являются линии излучения возбуждённых кислорода и азота в видимом диапазоне, то для Юпитера — линии излучения водорода в ультрафиолете.
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
110 км. Кроме того, эти факторы обуславливают и форму полярных сияний — размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы
Почему полярное сияние светится именно зелёным и фиолетовым цветами
Все знают, как выглядит полярное сияние, а мы расскажем, почему у него такие цвета
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, причём спектры полярных сияний зависят от состава атмосфер планет: если для Земли наиболее яркими являются линии излучения возбуждённых атомов кислорода и азота в видимом диапазоне, то для Юпитера — линии излучения водорода в ультрафиолете.
Поскольку ионизация заряженными частицами происходит наиболее эффективно в конце пути частицы и плотность атмосферы падает с увеличением высоты в соответствии с барометрической формулой, высота появления полярных сияний достаточно сильно зависит от параметров атмосферы планеты. Эти факторы объясняют и форму полярных сияний — размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.
В спектре полярных сияний Земли наиболее интенсивно излучение основных компонентов атмосферы — азота и кислорода. При этом наблюдаются их линии излучения как в атомарном, так и молекулярном состоянии. Самыми интенсивными являются линии излучения атомарного кислорода и ионизированных молекул азота. Свечение кислорода обусловлено излучением возбуждённых атомов в метастабильных состояниях с длинами волн 557,7 нанометров — зелёная линия, а также 630 и 636,4 нанометров — красная область.
Популярные материалы
Today’s:
Table of Contents:
Когда ионы возвращаются в основное состояние, энергия, выделяемая в виде света, создает сияние. Каждый элемент высвобождает определенные длины волн, поэтому цвета, которые вы видите, зависят от типа возбужденного атома, сколько энергии он получил и как длины волн света смешиваются друг с другом. Рассеянный свет от солнца и луны также может повлиять на цвета.
Вы можете видеть сплошное сияние, но через полосы можно получить эффект радуги. Рассеянный от солнца свет может придать фиолетовый или фиолетовый цвет верхушке сияния. Далее может быть красный свет поверх зеленой или желто-зеленой полосы. Там может быть синий с зеленым или под ним. Основание полярных сияний может быть розовым.
Сплошное цветное сияние
Элемент Цвета эмиссии
Азот излучает синий (несколько длин волн) и красный свет.
Другие газы в атмосфере возбуждаются и излучают свет, хотя длины волн могут быть вне диапазона человеческого зрения или слишком слабыми, чтобы их можно было увидеть. Водород и гелий, например, выделяют синий и фиолетовый. Хотя наши глаза не могут видеть все эти цвета, фотопленка и цифровые камеры часто записывают более широкий диапазон оттенков.
Полярное сияние по высоте
Черное Аврора?
Иногда в авроре встречаются черные полосы. Черная область может иметь структуру и блокировать звездный свет, поэтому кажется, что они имеют вещество. Черное сияние, скорее всего, является результатом электрических полей в верхних слоях атмосферы, которые препятствуют взаимодействию электронов с газами.
Аврора на других планетах
Полярное сияние будет иметь овальную форму на обоих полюсах, если на планете есть магнитное поле. Планеты без магнитных полей все еще имеют полярное сияние, но оно будет неправильной формы.
Цвета северного сияния палитра. Пять самых странных полярных сияний
NASA Goddard Space Flight Center / Flickr
Исследователи полярного неба обнаружили новую жемчужину в короне прекрасного явления, называемого северным сиянием. Новое зрелище — редкое и слабое — получило название «дюны». В отличие от других сияний, похожих на светящиеся шторы, «дюны» выглядят как зеленые полосы, расположенные параллельно поверхности земли на высоте ста километров и указывающие на экватор.
«Полярные сияния подобны отпечаткам пальцев на небе, — говорит физик из Хельсинкского университета и соавтор исследования Минна Палмрот. — Полярные сияния, часто называемые северным сиянием или южным сиянием, появляются, когда электроны магнитосферы Земли, попадают в атмосферу и вызывают свечение кислорода и азота. Уникальность сияниям придают особенности происходящих взаимодействий частиц».
Ученые считают, что зеленые линии «дюн» отмечают гребни атмосферных волн, где наблюдается относительно высокая плотность молекулярного кислорода. Этот кислород во время бомбардировки электронами светится зеленым. Необычные полосы возникают из-за волнистости газа в атмосфере или атмосферных волн, гребни которых — это области с более высокой плотностью воздуха, где должно быть больше кислорода, благодаря которому появляется зеленый свет. Редкие волны, зажатые между слоями более холодного воздуха, могут растягиваться на большие расстояния без перемешивания и растворения. В результате однородной структуры появляются «дюны»:
Помимо «дюн» есть и другие странные полярные сияния, которые вошли в пятерку самых необычных из недавно обнаруженных. Вот еще четыре из них.
Пульсирующее сияние представляет собой мигающие участки неба протяженностью до нескольких сотен километров. Пульсацию сложно увидеть невооруженным глазом — только с помощью светочувствительных камер. Вызывает пульсирующее сияние некая рябь в магнитосфере Земли (волны хора), посылающая последовательные импульсы электронов в атмосферу. Чаще всего данный вид сияния наблюдается после полуночи и длится нескольких секунд.
Острие Авроры (Cusp aurora), в отличие от большинства известных сияний, наблюдается в полдень и далеко на севере во время полярной ночи. Норвежский архипелаг Шпицберген является одним из немногих мест, где можно его наблюдать. Около Северного и Южного полюсов линии магнитного поля изгибаются к земле, создавая «острые выступы» в магнитосфере, расположенные в форме воронки. Частицы солнечного ветра, которые попадают через получившиеся коридоры в атмосферу, создают тусклое красное свечение, возбуждая атомы кислорода на очень большой высоте, где они имеют свойство светиться красным.
Trond Abrahamsen / Andøya Space Center Процессы, благодаря которым появляется Острие Авроры (Cusp aurora)
Стив (STEVE — Strong Thermal Emission Velocity Enhancement (Сильная тепловая эмиссия повышенной скорости)) появляется южнее, чем обычные полярные сияния, и выглядит как лиловый мазок, идущий с востока на запад. Иногда его сопровождают вертикальные зеленые полосы, называемые пикетным забором. Источник этой лиловой ленты до сих пор остается загадкой. Зеленые же полосы — это светящийся на небольшой высоте кислород.
NASA Goddard Space Flight Center / Flickr
Спектральный анализ света Стива показывает мешанину разных длин волн и для создания подобного спектра нужно нечто более сложное, чем атом. Но ученые пока не знают ни одной молекулы на высоте Стива, которая могла бы излучать наблюдаемый спектр.
Черное сияние — это своего рода анти-аврора, представляющая собой чернильные пятна среди яркого свечения авроральных лент. Его очень трудно различить на фоне ночного неба. Пока каскадные электроны создают яркие полярные сияния, другие электроны поднимаются выше, благодаря электрическим полям в атмосфере. Подъем происходит не настолько быстро, чтобы возбуждать азот и кислород, поэтому вместо сияния наблюдаются черные полосы внутри сияния. Проще говоря, это пути восходящих электронов, куда не проходит свет.
Цвета северного сияния бывают. Северное сияние: цвета
В северных широтах полярное сияние называется Aurora Borealis от имени римской богини утренней зари Авроры и греческого бога северного ветра Борея. Как правило, это интенсивное свечение флуоресцентного зеленого, иногда красноватого, цвета в виде структуры, напоминающей складки портьер или так называемые страты, которые простираются в направлении с востока на запад. «Куртина» полярного сияния состоит из множества параллельных лучей, выстроенных в соответствии с силовыми линиями магнитного поля Земли, – их рисунок может меняться в мгновение ока, а может оставаться неподвижным в течение многих часов.
После ионизации заряженными частицами, эмиссия кислорода приводит к образованию фотонов, излучающих волны определенной спектральной длины, соответствующей зеленому (557.7 нм), или оранжево-красному (630 нм) цвету. Азот же продуцирует частицы, формирующие свечение синего (428 нм) или фиолетово-красного оттенка. Синие и фиолетовые цвета достаточно редки для Земли и возникают в нижних слоях атмосферы при высокой солнечной активности.