Северно сияние Светлината на тихите бури
22 февруари 2020 г. · Северното сияние компенсира жителите на високи географски ширини за дългите зими там. По-на юг те са доста редки и са загубили предишния си ужас. Не съвсем правилно.
I.На финландски името няма по-оригинално име. "Revontuli" буквално означава "северен огън", а "Revontulibongarin opas" е "ръководство за наблюдатели на северното сияние". Мина Палмрот, професор по космическа физика в университета в Хелзинки, извади една от тях в началото на 2018 г., за да може сънародниците й да погледнат какво се крие зад различните светещи форми, които често виждат по време на тъмните финландски зими: дифузни светещи облаци, светещи Арки, лъчи, привидно излъчващи се от една точка и накрая дълги, вертикално райета стени, които рязко завършват и приличат на шевовете на набръчкани завеси.
Но веднага щом се появи справочникът на Северното сияние на Палмрот, читателите излязоха напред и се оплакаха. В книгата липсваше форма на северното сияние, която бяха наблюдавали: периодично подредени хоризонтални пръсти, които стърчаха на юг над подвесите на завесата. За какво, моля, става въпрос? Нито Палмрот, нито двамата й съавтори знаеха. Тази форма на северното сияние, сега известна като „дюните“, не е била научно документирана дотогава. През октомври 2018 г. професорът и някои аматьори организираха наблюдателна кампания, за да получат синхронни записи от различни места във Финландия. Публикуването на официалното първо описание на новата форма на северното сияние се появи в специализираното списание миналата седмица Аванси на AGU.
Явлението все още е добро за изненади дори и днес, тъй като отдавна му се чудеха от космоса. Подобни игри на светлината са почти ежедневие за жителите на Високата Арктика, ако времето и сезонът позволяват това. Като правило доминира зеленият цвят, понякога червен отгоре, а понякога лилав или син в долната част на подгъвите на завесата. В районите на първите писмени култури по-на юг северното сияние е много по-рядко, поради което първите надеждни исторически сведения за тях от около 700 г. пр. Н. Е. Предават се от Китай. И едва от 1773 г., когато Джеймс Кук проникна във водите на Антарктика при второто си пътуване, знаем, че такива явления съществуват и в дълбокия юг. Оттогава северното сияние се присъедини към северното сияние, северното сияние, както го наричат натуралистите от Галилей, и ако се говори за явлението без позоваване на конкретно място за наблюдение, човек просто го нарича сияние или „северна светлина“ - дори и да е на самите полюси е сравнително рядко и по-малко зрелищно. Най-добрите сияния могат да се видят на овал между 60 и 80 градуса северна или южна ширина.
Маорите в Нова Зеландия познавали Тахунуи-а-ранги („голямо изгаряне в небето“) още преди Кук, както и местните жители на Австралия. Те традиционно свързват северното сияние с бедствието, огъня и кръвта - асоциация, която също доминира в докладите от Европа от древността до съвременността. Дори трезвият Аристотел пише в своята "Метеорология" за "кървави пропуски" и че е очевидно, че там "гори въздухът". И когато обсъжда различни небесни светещи явления, Сенека съобщава в своите „Naturales quaestiones“ (въпроси за природата), написани около 65 г. сл. Н. Е., Как тридесет години по-рано при император Тиберий Северното сияние веднъж задейства запомняща се фалшива тревога: „Кохортите се втурнаха към За да помогне на град Остия, който сякаш горяше, когато небето грееше тъпо в продължение на половин нощ, като гъсто димящ огън. "
Но защо има на всички места? Откъде идват тези частици и кои процеси им дават високата си енергия?
Подобни отхрачвания в никакъв случай не са рядкост. През 2012 г. имаше изригване, което беше поне толкова силно, колкото това на събитието Карингтън, но пропусна Земята. Лек удар от този тип доведе до колапс на електропреносната мрежа в канадската провинция Квебек през 1989 г. Изследователи, работещи със Сандра Чапман от Университета на Уоруик в Англия, току-що са направили нова, по-точна оценка на това колко често това може да се очаква Геофизични изследователски писма освободен. От данните за слънчевата активност от последните 150 години те заключават, че магнитна буря като тази, която е причинила затъмнението в Квебек, има вероятност от четири процента годишно, събитие от Карингтън с 0,7 процента. Това не е често, но достатъчно често, с оглед на нарастващата зависимост на съвременната цивилизация от все по-сложната електронна инфраструктура, за да се провеждат изследвания на магнитните бури и по този начин и на северното сияние, не само за основни интереси.
Процесът се нарича повторно свързване, т.е. Напрежението, под което се намират, се освобождава в следващия момент, тъй като новозатворените контури на линията на полето намаляват възможно най-бързо екстремната кривина на своите прегъвки, връщат се назад и отнасят плазмените частици, които са свързани с магнитните полета поради техния електрически заряд . Има само много малко частици на кубичен сантиметър - от геофизична гледна точка земната магнитосфера е пространство и по-празна от всеки вакуум, който може да се създаде в земна лаборатория - но в огромните пространствени измерения там се събират значителни количества плазма сега се превръща в източник на частици, които по-късно осветяват полярните сияния в земната атмосфера (фиг. 5).
Но тяхната енергия не е напълно достатъчна за това. По-скоро сега има сложно взаимодействие на плазмата с диполообразно магнитно поле в близост до земята и земната йоносфера и в резултат на това силни електрически токове по линиите на полето. Наред с други неща, тъй като тези линии се сближават към земята, има увеличение на силата на тока в близост до земята и накрая колапс на безпрепятствения поток на тока. „Сякаш е изгорял предпазител“, казва Герхард Харендел, почетен директор на Института за извънземна физика „Макс Планк“ в Гархинг, който теоретично е изследвал подобни процеси. Линията получава съпротивление, така да се каже, при което напрежението пада, което създава електрически полета, в които по-специално електроните се ускоряват до такава степен, че те предизвикват сияние, когато ударят неутралната земна атмосфера.
Това обяснява защо сиянията не блестят равномерно извън силните магнитни бури, причинени от изхвърлянето на коронална маса, а идват и си отиват. Трептенето на магнитосферната опашка в слънчевия вятър води до нередовно пулсиращи моменти на повторно свързване и по този начин освежава така наречените магнитни частични бури, наречени „суббури“ в специализираната литература на английски език. Фактът, че те предпочитат да изпускат пара в овал около магнитните полюси на земята, в крайна сметка се дължи на диполната геометрия на земното магнитно поле, докато сложните плазмо-физични процеси са скрити зад динамиката и разнообразието от форми на полярните светлини.
Стоят ли зад новооткритите „дюни“ благодарение на финландските наблюдатели на сиянието? Minna Palmroth и нейните съавтори смятат, че е по-вероятно магнитно ускорените частици от космоса да извадят наяве истински атмосферен феномен: така наречените „мезосферни отвори“, плътни вълни в горната атмосфера, които никога не са били наблюдавани в зоните на полярното сияние. Но причината за това, пишат Палмрот и колеги, може просто да е, че северното сияние нарушава методите за наблюдение, използвани от изследователите на атмосферата. Но те вече имат нов инструмент: цифровите фотоапарати на "революционерите".
Въздухът свети и на други планети. Това обаче не винаги е северното сияние.
А.урорите и полярните светлини са синоними, когато става въпрос за земята. Но има и други планети, където атмосферното взаимодействие с заредени частици поставя светещи корони на полюсите. Великолепните овални сияния показват по-специално двата газови гиганта Юпитер и Сатурн. Съседните изображения не са правени във видима светлина - там не биха били толкова впечатляващи - а в ултравиолетова светлина и след това се комбинират с конвенционални оптични изображения на планетите.
Северното сияние на Юпитер е най-яркото в цялата Слънчева система. За разлика от тези на Земята, те блестят постоянно, макар и с променлива яркост, с излъчена мощност до сто теравата, хиляда пъти повече, отколкото излъчват земните сияния по време на подходяща магнитна буря. Слънцето се нуждае от Юпитер, а в по-малка степен от Сатурн и от по-малко. Юпитер има много по-силни магнитни полета от Земята и също така има четири големи и близки луни, които осигуряват запас от заредени частици, особено Луната Йо, върху която активните вулкани хвърлят материал наоколо. Другите големи луни на Юпитер също имат тънки йоносфери, които са свързани с Юпитер чрез линии на магнитно поле, така че всяка луна причинява свое собствено светлинно петно на всеки полюс на Юпитер - най-отдалеченият, Калисто, очевидно само временно.
Единствената слънчева планета без полярни сияния е Меркурий. Просто липсва атмосфера, която може да бъде стимулирана да свети. Явлението е доказано на всички други планети, въпреки че данните са най-тънки за Нептун. Доказателствата идват от една сонда, прелитаща през август 1989 г. на най-отдалечената планета. Космическият телескоп "Хъбъл" успя да наблюдава северното сияние на втория най-отдалечен Уран.
Венера и Марс също показват полярни сияния, само че те не са полярни светлини, просто защото тези планети нямат полюси, тоест няма магнитни полюси. И двете планети не генерират собствено магнитно поле. На Марс има слабо остатъчно намагнитване на кората, но тя не образува планетарно диполно поле. През септември 2017 г. американската марсова сонда „Maven“ успя да наблюдава проблясък на тънката марсианска атмосфера по време на слънчева космическа буря. Полярното сияние беше ултравиолетово и най-видимо в края на планетата, където зрителната линия преминава на особено големи разстояния през светещия слой на атмосферата.
Сега съществува не само Слънчевата система. Днес са известни няколко хиляди планети около други звезди. Повечето са индиректно открити чрез ефектите от тяхното съществуване върху светлинния сигнал на тяхната звезда. Нямате нито един фотон от тях, което прави още по-безнадеждно да се опитва да открие северното им сияние. Въпреки това, земните полярни сияния също изпращат ясни радиосигнали - и един ден те също могат да бъдат открити на някои екстрасоларни планети.
Единствената екстрасоларна полярна светлина, която е уловена досега, не идва от планета, а от така нареченото кафяво джудже, газово топче, много десетки пъти по-масивно от Юпитер, но твърде малко, за да стане звезда. LSR J1835 + 3259, името на обекта на 18,5 светлинни години, няма собствено слънце, около което да се върти - това е единствената причина, поради която светлината от неговите сияния изобщо може да бъде засечена. Все още не е изяснено как той произвежда сияния за себе си, а също и такива, които блестят милион пъти по-силно от тези на земята. Възможно е да се върти в своето магнитно поле, което е 200 пъти по-силно от това на Юпитер, малка планета, на която димят вулкани.