Меню:

 

Главная

 

Теория

 

Архив

 

 

Подготовка к наблюдениям

 

Наблюдения и фотографирование

 

 

Фотогалерея

 

Видеогалерея

 

 

Ресурсы Online

 

Ссылки

 

 

О сайте

 

Гостевая

 

 

 

Мониторинг полярных сияний

 

 

 

 

 

     

        Белорусская астросеть:

           

               BelAstro.Net

                    Форум

 

Теория появления полярных сияний

 


 

 

Полярные сияния (др. назв. - Аврора (лат. Aurora - богиня утренней зари), Северное сияние, Сполох (сев. России)) это свечение, возникающее в ионосфере земли, вследствие бомбардировки верхних слоёв атмосферы заряженными частицами, движущимися к Земле вдоль силовых линий геомагнитного поля из области околоземного космического пространства, называемой плазменным слоем. 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, для Земли наиболее яркими являются линии излучения возбуждённых кислорода и азота в видимом диапазоне.

 

География областей, в которых возможно появление полярных сияний, определяется на самом деле не географическими координатами, а геомагнитными. Поскольку магнитные полюса Земли не совпадают с географическими, то и геомагнитные координаты отличаются от географических (рис. 1 (значение индекса КР см. тут)).

 

Сияния возникают только при определенных условиях, связанных с возмущениями геомагнитного поля (геомагнитные бури) и состоянием ионосферы Земли, которые, в свою очередь, в основном зависят от поведения Солнца — вспышек на солнце, корональных выбросов и др.

 

Количество и сила наблюдаемых полярных сияний значительно увеличивается в годы максимума солнечной активности. Солнечный цикл - это количество солнечный пятен, периодичность появления которых повторяется каждые 11 лет (рис.2).

 

Полярные сияния имеют весьма разнообразные формы, включая проблески, пятна, однородные дуги и полосы, пульсирующие дуги и поверхности, лучи, лучистые дуги и короны. Свечение, как правило, начинается в виде сплошной дуги, которая является одной из самых обычных форм и не имеет лучистой структуры. Яркость может быть довольно постоянной во времени или же пульсировать с периодом менее минуты. Если яркость сияния увеличивается, однородная форма часто распадается на лучи, лучистые дуги, драпри или короны, в которых лучи как бы сходятся к вершине. Всполохи в форме быстро движущихся вверх волн света часто венчаются короной.

 

По расчетам, выполненным на основе множества фотонаблюдений на Аляске, в Канаде и особенно в Норвегии, показывают, что около 94% полярных сияний приурочено к высотам от 90 до 130 км над земной поверхностью, хотя для разных форм полярных сияний характерно свое собственное высотное положение. Максимальная до сих пор зарегистрированная высота появления полярного сияния - около 1130 км, минимальная - 60 км.

 

Цвет сияниям придают различные газы находящиеся в атмосфере. Красно-розовое свечение дает азот, зеленое - кислород. Другие линии излучения значительно слабее, либо лежат за пределами видимой части спектра света. В средних широтах полярные сияния обычно красного или розового цвета, на "севере" зеленого.

 

Интенсивность свечения полярных сияний обычно оценивается визуально и выражается в баллах по принятой международной шкале. Слабые полярные сияния, по интенсивности свечения приблизительно соответствующие Млечному Пути, оцениваются в I балл. Полярные сияния с интенсивностью, аналогичной лунной освещенности тонких перистых облаков - в II балла, а кучевых облаков - в III балла, свету полной Луны - в IV балла.

 

Полярные сияния также исследуются с помощью радиолокаторов. Радиоволны с частотами от 10 до 100 МГц при определенных условиях отражаются областями ионизации, которые возникают в высоких слоях атмосферы под воздействием полярных сияний. При использовании высокочастотных радиосигналов и антенн дальнего действия можно получать отраженные волны на частотах до 800 МГц. Радиолокационным методом ионизация обнаруживается даже днем при солнечном освещении, а также фиксируются очень быстрые перемещения полярных сияний.

 

Результаты фото- и радиолокационных наблюдений свидетельствуют, что активность полярных сияний подвержена как суточным, так и сезонным изменениям. Максимальная активность в течение суток отмечается около 23 ч, сезонный же пик активности приходится на дни равноденствия и близкие к ним временные интервалы (март - апрель и сентябрь - октябрь). Эти пики активности полярных сияний повторяются через относительно правильные промежутки, а продолжительность основных циклов составляет примерно 27 дней и около 11 лет. Все эти цифры показывают, что существует корреляция между полярными сияниями и изменениями магнитного поля Земли, поскольку пики их активности совпадают, т.е. полярные сияния обычно возникают в периоды высокой активности магнитного поля, которые называются "возмущениями" и "магнитными бурями". Именно во время сильных магнитных бурь полярные сияния прослеживаются в более низких, чем обычно, широтах. Пульсирующие полярные сияния обычно сопровождаются пульсациями магнитного поля и очень редко - слабыми свистящими звуками. Они, по-видимому, также генерируют радиоволны с частотой 3000 МГц. Ионосферные наблюдения в радиоволновом диапазоне показывают, что на высотах 80-150 км во время полярных сияний повышается ионизация. Наблюдения, проводимые при помощи геофизических ракет, указывают, что плотные ядра повышенной ионизации вдоль силовых линий магнитного поля связаны с полярными сияниями, а при интенсивных полярных сияниях температура верхних слоев атмосферы возрастает.

 

В конце хочется пару слов сказать о "искусственных полярных сияниях". Кроме экспериментов проводившихся в лабораториях (рис.3), человеку доводилось создавать настоящие сияния. Такие сияния возникали в результате ядерных взрывов в высоких слоях атмосферы, проводившихся министерством обороны США и СССР.

 

Резкий всплеск активности 19-22 октября 2003 г.

 

 

 

 

 

Источники:

Википедия

NOAA

Тесис

Литература: Исаев С. И., Пушков Н. В. Полярные сияния. М., 1958 Омхольт А. Полярные сияния. М., 1974 Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки о вселенной. М., 1980

Фотография лабораторной модели: Université Paris-Sud (Orsay) Journées de la Science 2005, An electrical experiment, Copyright © 2005 David Monniaux

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ivan7710@mail.ru

 

 

 

 

  Каталог TUT.BY

 

При использовании материалов с сайта ссылка на сайт обязательна

Правильное отображение гарантировано на браузерах Internet Explorer  и Opera

 

Разработка и дизайн сайта: © www.aurora.belastro.net  Прокопюк И. (2011-2016)