Полярное сияние — не мороз, не отражение льдов, а бомбардировка из космоса

Нет, сияние не возникает от мороза. Нет, это не отражение солнечного света от ледяных шапок. И нет, оно бывает не только на севере — Южный полюс видит его так же часто. Полярное сияние — это результат того, что Солнце стреляет по Земле потоком частиц со скоростью 400–800 км/с, а магнитное поле планеты отводит удар к полюсам. Там частицы врезаются в атмосферу и заставляют её светиться.

Три шага от Солнца до зелёной занавески

Шаг первый: Солнце выбрасывает плазму — поток протонов и электронов, называемый солнечным ветром. Его скорость — 300–800 км/с, температура — до миллиона градусов. Особенно мощные выбросы происходят при корональных выбросах массы (CME), когда Солнце за секунды выстреливает миллиарды тонн вещества.

Полярное сияние — не мороз, не отражение льдов, а бомбардировка из космоса — 2

Шаг второй: через 2–3 дня поток достигает Земли. Магнитосфера — невидимый щит — не пропускает частицы в тело планеты, но направляет их вдоль силовых линий к магнитным полюсам. Там, в зоне «авроральных овалов» (кольца диаметром 3 000–4 000 км вокруг полюсов), частицы получают «пропуск» вниз.

Шаг третий: электроны на скорости до 72 000 км/с сталкиваются с молекулами кислорода и азота на высоте 80–300 км. Атом возбуждается, затем возвращается в нормальное состояние и выбрасывает фотон — квант света. Кислород даёт зелёный (557,7 нм) и красный (630 нм) цвет. Азот — синий и фиолетовый.

Зелёный — частый, красный — редкий, розовый — почти невозможный

Зелёное свечение — самое распространённое, потому что возбуждённый кислород на высоте 100–200 км излучает фотон за ~0,7 секунды. Красный кислород требует 110 секунд на излучение — за это время атом часто сталкивается с другими молекулами и теряет энергию без свечения. Поэтому красные сияния видны только на больших высотах (200–400 км), где атмосфера разреженнее. Розовые и пурпурные оттенки появляются при экстремально мощных бурях, когда частицы проникают ниже 80 км — в зону азота.

Где и когда смотреть

Лучшие точки — широты 65–72°: Тромсё (Норвегия), Рейкьявик (Исландия), Мурманск и Териберка (Россия), Фэрбанкс (Аляска), Йеллоунайф (Канада). Сезон: сентябрь — март (длинные тёмные ночи). Но при мощных геомагнитных бурях (K-индекс ≥7) сияние видно на широте Москвы, Лондона и даже Рима. В мае 2024 года полярное сияние наблюдали в Мексике — на 20° с.ш.

Сияние на других планетах

Юпитер демонстрирует полярные сияния в рентгеновском диапазоне — они в сотни раз мощнее земных. На Сатурне сияния видел зонд «Кассини». У Марса, потерявшего глобальное магнитное поле, встречаются локальные «патчи» сияния над участками остаточного магнетизма коры.