Как возникает полярное сияние?
[музыка]
Всем привет! Меня зовут Дмитрий Побединский. Я рад приветствовать вас на портале КРТИ, где не скучно и интересно. Можно узнать о науке и технологиях.
Полярное сияние. Честно говоря, я немножечко завидую тем, кто хотя бы разочек в жизни видел это завораживающее зрелище, когда яркие разноцветные полосы заполняют всё небо от края до края. Да, пожалуй, это самое захватывающее световое шоу на планете Земля.
Но не всегда это сияние такое уж и полярное. Например, недавно мы могли наблюдать его даже в Москве. Более того, непосредственно на полюсах оно тоже возникает не очень-то уж и часто.
Да как же тогда появляется полярное сияние? Несмотря на то что полярное сияние хорошо наблюдаются только ночью, своим происхождением они обязаны Солнцу. Честно говоря, наше светило – достаточно расточительный тип, ведь помимо излучения, оно испускает в пространство огромное количество себя.
Каждую секунду оно теряет около 1 млрд кг протонов и нейтронов. Представляете? Это называют солнечным ветром, но ничего приятного в этом нет, ведь по сути это разреженная плазма, которая летит с огромной скоростью во всех направлениях. Через 2-3 дня полёта солнечный ветер достигает поверхности Земли и убивает всё живое на нашей планете.
Конечно же, такое не происходит, ведь у нас есть надёжный защитник – магнитное поле. Оно вступает в схватку с солнечным ветром за Землю. Ту-ту-ту-ту ту-ту-ту-ту-ту!
Магнитное поле Земли похоже на поле обычного магнита, и некоторым оно напоминает уши. А если посмотреть в трёхмерном представлении, то это пончик, только сделан он не из теста, а из магнитных линий.
Поток солнечного ветра по мере приближения к Земле испытывает всё большее и большее влияние магнитного поля. Каждый одиннадцатиклассник, который задаёт физику, должен знать, что на заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, которая закручивает частицу и заставляет её двигаться по окружности. Чем ближе к Земле, тем сильнее магнитное поле.
И начиная с какого-то расстояния, силы Лоренца закручивают частицы так сильно, что они начинают двигаться по спирали вдоль линии магнитного поля. По-другому перемещаться не могут. Медленные частицы наматывают на самые дальние линии и, путешествуя вдоль них, попадают в около полярные области, где как раз-таки и происходит сияние.
А быстрые частицы наматывают на более близкие магнитные линии, и, путешествуя вдоль них, они не доходят до атмосферы, а останавливаются и начинают двигаться в обратном направлении. В результате начинаются колебания, и они остаются закованы в таких магнитных ловушках на сотни лет. Таких частиц военнопленных достаточно много, и они образуют так называемые радиационные пояса, которые окружают Землю.
Бац бац бац! Вот видите, как магнитное поле элегантно и изящно расправилось с солнечным ветром! Вот и получается, что на поверхности Земли возникает два овала – северный и южный, в которые попадает большинство частиц солнечного ветра. Их размеры и формы могут немножечко меняться.
Это зависит от солнечной активности. Бывает, что солнце выплёвывает огромные сгустки массы, которые, достигнув Земли, захватываются магнитным полем и выпадают на площади большей, чем обычно. Тогда полярные сияния можно наблюдать и в Москве, и, может быть, даже южнее.
Но как возникает свечение? Дело в том, что частицы солнечного ветра движутся с огромной скоростью. Когда влетают в атмосферу, они сталкиваются с атомами атмосферы и переводят их в возбудённое состояние с излишком энергии.
Через какое-то время они переходят обратно в основное состояние, и вот этот вот излишек энергии испускают в виде фотона. Цвет сияния в основном зависит от состава атмосферы и плотности. На высоте около 110 км оно преимущественно зелёное, от 200 до 400 км – красное, но это связано с тем, что из-за разных плотностей атомы переходят в разные возбуждённые состояния и испускают разные фотоны.
Так что, когда будете смотреть полярное сияние, помните, что это свет, созданный благодаря частицам солнца. На этом всё. Следите за полярными сияниями на интересных сайтах, ставьте лайки, подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить новые видео. И спасибо за просмотр! [музыка]