Полярные сияния
Сполохами называют на Севере полярные сияния, одно из самых красивых явлений в природе. Формы их очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то это изумрудно-зеленые, с красной бахромой занавеси, пылающие длинные ленты, расходящиеся многоцветные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, порой цветные пятна на небе.
Причудливый свет на небе сверкает, как пламя, охватывая порой больше чем полнеба. Эта фантастическая игра природных сил длится несколько часов, то угасая, то разгораясь. Полярные сияния чаще всего наблюдаются в полярных странах, откуда и происходит их название (раньше их называли северными сияниями). Если полярные сияния бывают видны не только на далеком Севере, но и южнее, то объясняется это увеличением мощности возбудителя свечения - солнечного ветра.
В ночь на 26 января 1938 года полярное сияние видели даже на Южном берегу Крыма. Наблюдатели описывали его как зарево далекого громадного пожара на фоне безоблачного звездного неба в северной его стороне. Сияние имело густо-малиновый цвет. Оно ослабевало и усиливалось. На красном фоне большого пятна неправильной размытой формы временами возникали вертикальные куски белого цвета, создавая впечатление лучей далеких прожекторов.
Что же является причиной полярных сияний? Чем они вызываются? Когда их лучше всего наблюдать? Начало изучению полярных сияний положил великий русский ученый М.В.Ломоносов, высказавший мнение, что причиной этого явления служат электрические разряды в разреженном воздухе. Опыты подтвердили научное предположение ученого.
Полярные сияния - это электрическое свечение верхних, очень разреженных слоев атмосферы на высоте обычно от 80 до 1000 километров. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), излучаемых Солнцем. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюсы Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.
Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота, а также с молекулами азота приводят их в возбужденное состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зеленой и красной областях спектра, молекулы азота - в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений и придает полярным сияниям красивую, часто меняющуюся цветовую окраску. Такие процессы могут происходить только в высоких слоях атмосферы, потому что, во-первых, в низких плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникать глубоко в земную атмосферу.
Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных групп пятен, вспышек и других форм усиления активности, так как с повышением солнечной активности усиливается интенсивность солнечного ветра - основного фактора, возбуждающего свечение полярных сияний.
Теперь полярные сияния исследуются также с помощью искусственных спутников Земли. Они уже подтвердили, что возбуждают свечение в основном электроны. Полярные сияния могут происходить и в атмосферах других планет, например в атмосфере Венеры.
Энциклопедический словарь юного астронома, 1980 год