Полярные сияния принадлежат к числу прекраснейших и величественнейших явлений на земном шаре. Слова бессильны обрисовать не видевшему их человеку как прозрачность и белизну спокойного и неподвижного свечения, так и буйный разгул красок извивающегося в небе «занавеса» либо «драпри» замечательного сияния. На рис. 24 даны фотографии различных типов сияний, не смотря на то, что, к сожалению, они весьма слабо отражают реальность.
Полярные сияния, либо, как их именуют на отечественном севере, — «сполохи», в умеренных широтах северного полушария видны в северной части горизонта. Исходя из этого их довольно часто именуют северными сияниями. Собрав ведущиеся в различных местах регулярные наблюдения над этим явлением, нанеся число наблюдавшихся в каждом пункте полярных сияний на карту и соединив линиями точки с однообразным их числом, мы возьмём схему, продемонстрированную на рис. 25. Линии однообразной повторяемости сияний являются, как это видно на рисунке, замкнутые кривые с центром в районе Северной Гренландии и Канадского архипелага.
Цифры, поставленные на линиях, обозначают среднюю повторяемость полярных сияний в году. Меньше всего сияний не редкость на юге. Значительно чаще (в среднем 109 в течение одного года) сияния наблюдаются на линии, проходящей южнее Исландии, через север Скандинавии, Новую Почву, мыс Челюскина, северные районы Америки. Дальше к северу число полярных сияний снова значительно уменьшается. Немного севернее линии громаднейшей повторяемости сияний лежит линия нейтральных направлений. В зоне данной линии сияния видны либо прямо над головой либо одинаково довольно часто как в северной, так и в южной частях неба. В умеренных широтах, пребывав южнее данной территории, мы видим сияния на севере, но для наблюдателя, находящегося севернее (к примеру, на Земле Франца Иосифа, Шпицбергене, севере Гренландии), сияния будут видны в основном в южной части горизонта и, следовательно, наименование «северное» будет тут неточным, для этого наблюдателя такие сияния будут «южными». Проставленные на карте на замкнутых линиях цифры дают среднюю долгую повторяемость полярных сияний. В отдельные годы число сияний не редкость довольно много больше. Время от времени сияние удается заметить и на большом растоянии на юге. Так было, к примеру, в Крыму и на побережье Черного моря 25 января 1938 года, 24 марта 1940 года, 5 марта 1941 года и 4—5 и 12 февраля 1943 года. Очень интенсивное полярное сияние наблюдалось 25 января 1909 года. Оно было видно на всем северном полушарии впредь до экватора а также в родных к нему районах южного полушария.
Точно и в далеком прошлом установлена сообщение полярных сияний с солнечной деятельностью. Отлично заметен двадцатисемидневный период, соответствующий времени обращения Солнца около оси. Значительно лучше выявляется одиннадцатилетний период, совпадающий с таким же периодом колебаний солнечной активности.
Высота полярных сияний над земной поверхностью выяснена также в далеком прошлом. В начале текущего столетия посредством фотографии эти сведенья были уточнены; для этого в один момент производились фотографические снимки на двух станциях, расположенных на расстоянии нескольких десятков километров друг от друга. измерение и Сопоставление фотографий позволяют с громадной точностью вычислить настоящую высоту сияния. Нижняя граница полярных сияний видится на высотах от 65 до 180 километров. Значительно чаще видятся высоты в 100 и 106 километров. Верхняя граница сияний колеблется от 650 до 1 100 километров. Как мы знаем, на этих высотах воздух будет в очень разреженном состоянии. Это событие в далеком прошлом явилось предлогом для отождествления полярных сияний со свечением разреженного газа в закрытых трубках при пропускании через него электрического тока. В этом случае свечение вызывается действием Солнца. Природой полярных сияний довольно много и удачно занимался М. В. Ломоносов.
Перед тем как кратко изложить современные мысли о теории полярных сияний, нам придется еще более коротко напомнить главные взоры на кое-какие явления, которые связаны с магнетизмом. Мы все знаем свойство подвижной магнитной стрелки поворачиваться одним финишем на север (в южном полушарии — на юг). Это ее свойство употребляется в обширно распространенных компасах всех видов. Как мы знаем, что магнитная стрелка направляется не прямо на север (либо юг), другими словами не на северный (либо южный) географический полюс, а мало отклоняется от этого направления. Нанеся на карту направления, показываемые магнитными стрелками на всем полушарии (либо на всем земном шаре), мы установим, что все они сходятся к одной точке на каждом из полушарий. Эти точки именуются магнитными полюсами Почвы. Область, лежащая в центре совокупности линий на карте однообразной повторяемости полярных сияний, сходится с северным магнитным полюсом. Такая согласованность двух явлений заставляет предположить наличие между ними внутренней связи. В действительности так оно и имеется.
В случае, если мы заберём простой намагниченный металлический стержень, то финиши этого стержня будут владеть особенностями, подобными тем, каковые имеют финиши магнитной стрелки в компасе.
В случае, если, мы накроем таковой магнит куском стекла либо картона и насыплем на данный картон металлические опилки, а после этого станем легкими щелчками по картону встряхивать опилки, то не так долго осталось ждать они расположатся верными замкнутыми линиями, выходящими из одного полюса и входящими в второй (рис. 26). Такое размещение опилок отражает характер и вид распределения так называемых магнитных силовых линий. Увидим, что эти линии расходятся веерообразно от каждого из полюсов.
Такой же итог мы возьмём и в том случае, если вместо намагниченного металлического стержня заберём стержень из мягкого железа, обмотанный проволокой, по которой будем пропускать электрический ток. Такие электромагниты активно используются в разных областях техники.
Выше упоминалось о наличии на земном шаре двух магнитных полюсов: северного и южного. Почву возможно разглядывать как огромный магнит. Следовательно, возможно ожидать и соответствующего размещения силовых магнитных линий между обоими полюсами. В случае, если мы в мыслях представим себе эти линии, то установим, что, выходя из полюса под углом, они на некоей высоте более либо менее быстро изгибаются, образуя над магнитным полюсом расширяющийся конус. Создавая соответствующие расчеты, возможно установить, что место изгиба силовых линий — широкая часть конуса — сходится с нейтральной территорией частоты полярных сияний. В случае, если наблюдать с Почвы, то она будет казаться кольцом. Это растолковывает нам большую повторяемость сияний конкретно в этих районах, видимое положение полярных сияний в северной части небосвода для пунктов, расположенных в более южных широтах, и напротив, кажущееся перемещение их в южную часть неба при наблюдениях из более северных околополюсных районов. В один момент это подтверждает глубокую физическую сообщение полярных магнитных явлений и сияний на Земле.
на данный момент создана строгая математическая теория полярных сияний. Они вызываются действием испускаемых Солнцем лучей. Из нескончаемого множества выкинутых с поверхности Солнца частичек — корпускул, электрически заряженных и нейтральных, Почвы достигают лишь единичные, идущие по благоприятным траекториям. По мере приближения к Почва эти траектории все больше сближаются с направлением -соответствующей силовой магнитной линии. В случае, если по направлениям, родным к благоприятной траектории, в один момент движется несколько частиц, то они образуют пучок винтообразных траекторий и дружно дают луч полярного сияния, направленный по силовой магнитной линии. Полярное сияние типа «занавеса» либо «драпри» образуется в том случае, в то время, когда Почвы достигает пучок заряженных частиц от солнечного пятна круглой формы. Для наблюдателя, находящегося на земной поверхности, он будет виден в виде долгой и неширокой ленты, извивающейся волнами, либо «складками занавеса».
Механизм образования полярных сияний был проверен на опыте. На особой установке было получено неестественное полярное сияние. Так, природа полярных сияний обоснована теоретически и подтверждена умелым методом.
Изучение полярных сияний принципиально важно для определения не только высоты воздуха, но и ее состава. Уже давно исследователи увидели в спектре полярных сияний зеленую линию, не совпадающую ни с одной спектральной линией излучения известных в нижних слоях воздуха газов. В течение многих лет делались попытки растолковать происхождение данной линии и установить химический элемент, которому она в собственности. Был кроме того «изобретен» новый, малоизвестный на Земле газ — геокороний, излучению которого приписывали эту линию, и все же разные факты никак не получалось связать между собой. Положение еще более осложнилось по окончании того как та лее зеленая линия была увидена в спектре свечения одной из частей ночного неба. В далеком прошлом было увидено, что небо ночью «ярче», чем оно должно было бы быть. Оно как бы светится собственным не сильный светом. Это ночное свечение неба отмечается неизменно и при отсутствии полярных сияний.
Недавно упрочнения ученых увенчались успехом. Тщательное изучение продемонстрировало, что загадочная зеленая линия в спектре полярных свечения и сияний ночного неба в собственности ядерному кислороду. Как мы уже знаем, он образуется в высоких слоях воздуха под действием ультрафиолетовых лучей солнечного спектра, вызывающих расщепление молекул кислорода.
Можно считать установленным, что в слоях воздуха выше 170—200 километров практически совсем нет молекулярного кислорода; тут он целый расщеплен на атомы. Возбуждение ядерного кислорода мчащимся от Солнца корпускулярным потоком ведет к появлению указанной зеленой линии в спектрах полярных сияний либо более не сильный свечения ночного неба, в известной доле вызываемого кроме этого и ультрафиолетовой частью солнечных лучей.
Сейчас высказано предположение, что на еще громадных высотах расщепляются и молекулы азота.
Советские ученые, трудящиеся в горной обсерватории вблизи столицы Казахской ССР Алма-Аты под управлением академика В. Г. Фесенкова, взяли очень важные новые информацию о самых высоких слоях воздуха. Испокон столетий отмечается так называемый зодиакальный свет — не сильный сияние, видимое по окончании захода Солнца на западе либо перед восходом Солнца на востоке. Оно вызывается освещением Солнцем окружающих его небольших частичек космической пыли. Известно кроме этого, что в противоположной стороне неба, другими словами вечером на востоке, а утром на западе, появляется еще более не сильный, чем зодиакальный свет, свечение на чёрном небе. Это так именуемое противосияние. Бессчётные попытки растолковать происхождение противосияния не приводили к хорошим итогам.
Тщательное изучение противосияния приборами и современными методами побудило советских астрологов высказать предположение, что противосияние есть газовым «хвостом» Почвы, растекающимся в сторону, противоположную Солнцу. Этим «хвост» Почвы напоминает кометные хвосты, каковые кроме этого все отклонены от Солнца.
Не останавливаясь тут на подробностях, укажем лишь, что «хвост» Почвы состоит не из частичек пыли, а из молекул газа, причем спектр этого газового «хвоста» содержит обычные линии азота и кислорода.
Так, еще раз подтвердилось, что земная воздух до собственных крайних пределов имеет одинаковый азотно-кислородный состав.