Завораживающие полярные сияния возникают благодаря солнечному ветру — непрерывному потоку частиц, исходящему от нашего светила. Этот поток включает протоны, электроны и ядра гелия. Мощная магнитосфера Земли успешно защищает планету от космической бомбардировки на большой высоте, однако существуют две особые зоны — околополярные области. Именно здесь, где силовые линии магнитного поля планеты образуют своеобразные «окна», заряженные частицы проникают в более плотные слои атмосферы.
Удивительный процесс начинается, когда эти частицы взаимодействуют с атомами и молекулами в атмосфере. Электроны атомов временно переходят на более высокие энергетические уровни, создавая состояние возбуждения. При возвращении электронов на привычные орбиты происходит волшебное преображение — каждый электрон испускает фотон света, создавая великолепное световое шоу.
Многообразие красок полярного сияния зависит от состава атмосферы и высоты взаимодействия. Так, кислород создает изумительное зеленое свечение на высотах 100-300 километров, а выше окрашивает небо в красные тона. Прекрасные синие и фиолетовые оттенки появляются благодаря азоту на более низких высотах.
Особый интерес представляют загадочные белые и серовато-белые «шлейфы», периодически возникающие среди разноцветного сияния. Эти необычные явления долго оставались без научного объяснения. Международная команда ученых из Канады и США провела масштабное исследование, изучив 30 подобных случаев.
Исследователи обнаружили поразительное сходство между белыми сияниями и другим впечатляющим атмосферным феноменом — «стивом». Это яркая бело-фиолетовая полоса, простирающаяся на сотни километров через ночное небо.
Забавное название «стив» превратилось в научный термин STEVE (Strong Thermal Emission Velocity Enhancement), означающий «Сильное повышение скорости теплового излучения». Очаровательная история его появления связана с мультфильмом, где персонажи так назвали неизвестное явление, а позже NASA официально утвердило этот термин.
Ученые установили, что причиной появления такой световой полосы становится поток раскаленного газа на высоте около 300 километров над поверхностью Земли. Исследователи полярных сияний предполагают, что механизм образования связан с влиянием солнечных частиц на атмосферу через нагрев.
Для объяснения белых вкраплений в полярных сияниях предложен аналогичный механизм. Специалисты считают, что это результат хемилюминесценции — свечения, вызванного химическими реакциями при сильном нагреве верхних слоев атмосферы. Это открытие демонстрирует, насколько сложным и многогранным является процесс формирования полярных сияний.
Источник: naked-science.ru
