Полярное сияние (северное сияние)

Свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

В очень ограниченном участке верхней атмосферы сияния могут быть вызваны низкоэнергичными заряженными частицами солнечного ветра, попадающими в полярную ионосферу через северный и южный полярные каспы. В северном полушарии каспенные сияния можно наблюдать над Шпицбергеном в околополуденные часы.

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, если для Земли наиболее яркими являются линии излучения возбуждённых кислорода и азота в видимом диапазоне, то для Юпитера — линии излучения водорода в ультрафиолете.

Поскольку ионизация заряженными частицами происходит наиболее эффективно в конце пути частицы и плотность атмосферы падает с увеличением высоты в соответствии с барометрической формулой, то высота появлений полярных сияний достаточно сильно зависит от параметров атмосферы планеты, так, для Земли с её достаточно сложным составом атмосферы красное свечение кислорода наблюдается на высотах 200—400 км, а совместное свечение азота и кислорода — на высоте ~110 км. Кроме того, эти факторы обусловливают и форму полярных сияний — размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.

Северное сияние не только раскрашивает небо яркими красками, но и наполняет окружающее пространство звуками.

Специалистам из университета Аалто (Aalto-universitetet) в 2012 году удалось услышать и записать звуки, сопровождающие свечение неба. Ученые отталкивались от народных преданий, в которых говорилось о «поющем северном сиянии». В рамках научной работы было установлено, что эти звуки рождаются на высоте 70 метров и действительно могут быть услышаны человеческим ухом. Звуки напоминают треск, шипение или приглушенные удары. Продолжая исследования, финские ученые связали появление звукас заряженными частицами, «застрявшими» в слое атмосферы, который образуется во время холодных ночей. В момент, когда выбросы солнечного вещества достигают Земли, частицы очень быстро теряют заряд — в результате и возникают необычные «потрескивающие» звуки.