Как возникают полярные сияния?

Это одно из самых красивых явлений природы. Ночное небо загорается зелёными, розовыми или фиолетовыми всполохами, - кажется, будто кто-то рисует световыми кистями высоко над землёй. Но за этим зрелищем стоит физика: встреча солнечного ветра с атмосферой нашей планеты.

Солнце постоянно излучает не только свет и тепло, но и поток заряженных частиц – так называемый солнечный ветер. Эти частицы, в основном электроны и протоны, летят во все стороны со скоростью в сотни километров в секунду. Когда они достигают Земли, их встречает магнитное поле планеты. Именно защищает нас от космического ветра – иначе эти чересчур энергичные протоны повреждали бы молекулы ДНК в наших клетках, врезаясь в них.

Большая часть заряженных частиц отклоняется магнитным полем и уходит мимо Земли, но часть направляется к её магнитным полюсам – северному и южному. Там линии магнитного поля сходятся и как бы «затягивают» частицы в верхние слои атмосферы. На высоте от 80 до 400 километров эти частицы сталкиваются с молекулами воздуха – кислородом и азотом. В результате молекулы возбуждаются, а затем возвращаются в нормальное состояние, выделяя энергию в виде света. Именно это свечение мы и видим с поверхности.

Цвет сияния зависит от того, какие именно молекулы столкнулись с частицами и на какой высоте это произошло. Кислород на большой высоте даёт красный цвет, ниже – зелёный, самый распространённый оттенок полярных сияний. Азот может светиться синим или фиолетовым. Небесные узоры бывают разными, и каждое сияние уникально.

Чаще всего полярные сияния можно наблюдать в высоких широтах – в районах около Северного и Южного полюсов. В России это, например, Кольский полуостров, Якутия, Чукотка. В других странах – Норвегия, Канада, Исландия. Чем ближе к полюсу, тем выше шанс увидеть сияние. Иногда, во время сильных вспышек на Солнце, сияния видны и в средних широтах, но это случается редко.

Учёные изучают полярные сияния не только из-за их красоты. Они помогают лучше понять, как работает магнитное поле Земли и как Солнце влияет на нашу планету. К тому же сильные солнечные бури, которые вызывают яркие сияния, могут мешать работе спутников и связи.