Экскурсия "Северное сияние - Аurora Borealis" в Исландии.

Экскурсия за северным сиянием, познакомит вас с зимней достопримечательностью Исландии и одним из чудес света- "Северным сиянием".

Продолжительность экскурсии 4-5 часов
Начало экскурсии 21.00-21.30
Сезон сияния: с сентября по апрель

Северное сияние полностью зависит от погодных условий!


Северное сияние - одно из самых красивых чудес света и явлений природы, поэтому они привлекают внимание человека на протяжении всей его истории. Упоминания о северных сияниях можно найти в трудах Аристотеля, Плиния, Сенеки и других древних философов.

Северное или полярное сияние — свечение (люминесценции) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, происходит вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

На протяжении долгих годов северные сияния рассматривали как предвестники катастроф - эпидемий, голода и войн. Например, это явление связали с падением Иерусалима и смертью Юлия Цезаря. Во всяком случае в этом видели проявление гнева богов или других сверхъестественных сил. Люди, проживающие в местах, где северное сияние не редкость, старались объяснить его появление естественным путем. Например, высказывались предположения о том, что это отражение солнечного света от морской поверхности или излучение солнечных лучей, накопленных за день в толще льда.

Видели северные сияния и в южном полушарии. Английский мореплаватель Джеймс Кук (1728-1779) был одним из первых, кто не только дал их описание в южном полушарии, но и обратил внимание на то, что северные сияния появляются в высоких широтах обоих полушарий одновременно.

На русском Севере северные сияния называли пазорями или сполохами. Первое из этих слов указывает на сходство рассматриваемого явления с зорями, а второе происходит от слова "полошить", то есть тревожить, беспокоить, поднимать тревогу. Действительно, во время северных сияний небо может стать красным, как на пожаре. Известны случаи, когда северное сияние красного цвета принимали за зарево пожара и пожарные команды выезжали к огромному зареву в северной части горизонта.

Природа северных сияний

По яркости сияния разделяются на четыре класса, отличающиеся друг от друга в 10 раз. В первый класс попадают еле заметные сияния, сходные по своей яркости с Млечным Путем. Сияния же четвертого класса по яркости можно сравнить с полной Луной.

Поскольку ионизация заряженными частицами происходит наиболее эффективно в конце пути частицы и плотность атмосферы падает с высотой в соответствии с барометрической формулой, то высота появлений северных 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 обуславливают и форму северных сияний — размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.

Проникновение в верхние слои атмосферы планет заряженных частиц солнечного ветра определяется взаимодействием магнитного поля планеты с солнечным ветром. Набегающий поток плазмы солнечного ветра деформирует магнитосферу планеты и вследствие гидромагнитных неустойчивостей проникает в верхнюю атмосферу в районе её магнитных полюсов. Зоны проникновения при проекции на поверхность планеты имеют форму колец, окружающих её магнитные полюса (авральных овалах): именно в этих зонах и возникают северные сияния.

При столкновении высокоэнергетических частиц солнечного ветра с верхней атмосферой происходит ионизация и возбуждение атомов и молекул газов, входящих в её состав. Излучение возбуждённых атомов и наблюдается как северное сияние. Спектры северных 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.

Северные сияния в северном полушарии обычно движутся на запад со скоростью примерно 1 км/с. Верхние слои атмосферы в области сияний заметно нагреваются, что приводит к появлению восходящих потоков газа. В результате на больших высотах увеличивается плотность газовой среды. Последнее вызывает дополнительное торможение искусственных спутников Земли в этой области. Сияния также сопровождаются сильными вихревыми токами в огромных областях пространства. В результате индуцируются сильные магнитные поля и развиваются так называемые магнитные бури. Яркие вспышки сияния могут сопровождаться звуками, похожими на треск. Сильные изменения в ионосфере сказываются на качестве радиосвязи. В большинстве случаев она ухудшается.

Искусственные северные сияния

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы понимаем какое-нибудь физическое явление, является его повторение в лаборатории. Это удалось сделать и для северного сияния - создать его искусственно в лаборатории с масштабами нашей планеты. Этот эксперимент, получивший название "Аракс", начат в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями. В качестве лабораторий были выбраны две магнито-сопряженные точки на поверхности Земли (то есть две точки на одной и той же силовой линии магнитного поля). Ими были в южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в северном полушарии поселок Согра в Архангельской области. С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определенной высоте создал поток электронов. При движении вдоль магнитной силовой линии от Земли, которая над экватором была уже на расстоянии 20 000 км, эти электроны проникли в северное полушарие и вызвали искусственное северное сияние над Согрой. К сожалению, облака не позволили визуально наблюдать это сияние с поверхности Земли. Однако радарные установки четко зарегистрировали его возникновение. Название "Аракс" составлено из первых букв французских слов Artificiel polaire aurore - Kergelen - Sogra, которые в переводе означают "искусственное северное сияние-Кергелен-Согра".

Эксперименты описанного типа не просто позволяют понять причины и механизм возникновения северного сияния. Они дают уникальную возможность изучать структуру магнитного поля Земли, процессы в ее ионосфере и влияние этих процессов на погоду вблизи земной поверхности. Особенно удобно выполнять такие эксперименты не с электронами, а с ионами бария. Оказавшись в ионосфере, эти ионы возбуждаются солнечным светом и начинают испускать излучение малинового цвета.

Северные сияния Земли

Северные сияния наблюдаются преимущественно в высоких широтах обоих полушарий в овальных зонах-поясах, окружающих магнитные полюса Земли - авральных овалах. Диаметр авральных овалов составляет ~ 3000 км во время спокойного Солнца, на дневной стороне граница зоны отстоит от магнитного полюса на 10-16°, на ночной - 20-23°. Поскольку магнитные полюса Земли отстоят от географических на ~12°, северные сияния наблюдаются в широтах 67-70°, однако во времена солнечной активности авральный овал расширяется и северные сияния могут наблюдаться в более низких широтах - на 20-25° южнее или севернее границ их обычного проявления.

Северные сияния весной и осенью возникают заметно чаще, чем зимой и летом. Пик частотности приходится на периоды, ближайшие к весеннему и осеннему равноденствиям. Во время северного сияния за короткое время выделяется огромное количество энергии (во время одного их зарегистрированных в 2007 году возмущений - 5x1014 джоулей, примерно столько же, сколько во время землетрясения магнитудой 5,5.

При наблюдении с поверхности Земли Северное сияние проявляется в виде общего быстро меняющегося свечения неба или движущихся лучей, полос, корон, «занавесей». Длительность северных сияний составляет от десятков минут до нескольких суток.

Северные сияния других планет Солнечной системы

Магнитные поля планет-гигантов Солнечной системы значительно сильнее магнитного поля Земли, что обуславливает больший масштаб северных сияний этих планет по сравнению с северными сияниями Земли. Особенностью наблюдений с Земли (и вообще из внутренних областей Солнечной системы) планет-гигантов является то, что они обращены наблюдателю освещённой Солнцем стороной и в видимом диапазоне их северные сияния теряются в отражённом солнечном свете. Однако благодаря высокому содержанию водорода в их атмосферах, излучению ионизированного водорода в ультрафиолетовом диапазоне и малому альбедо планет-гигантов в ультрафиолете, с помощью внеатмосферных телескопов (космический телескоп «Хаббл») получены достаточно чёткие изображения северных сияний этих планет.

Особенностью Юпитера является влияние его спутников на северные сияния: в областях «проекций» пучков силовых линий магнитного поля на авральный овал Юпитера наблюдаются яркие области северного сияния, возбуждённые токами, вызванными движением спутников в его магнитосфере и выбросом ионизированного материала спутниками — последнее особенно сказывается в случае Ио с её вулканизмом.

Заключение

Можно с уверенностью сказать, что исследования последних десятилетий, включая изучение явления с искусственных спутников Земли и ракет и создание искусственных сияний, существенно обогатили наши знания о северных сияниях. Ясно, что не просто загадка северных сияний разгадана, но и накоплен большой фактический материал об окружающем нашу планету пространстве, состоянии межпланетной среды и солнечном излучении, включая потоки заряженных частиц. И тем не менее проблема северных сияний еще далека от своего решения.

Действительно, мы знаем, что это свечение верхней атмосферы в высоких широтах северного и южного полушарий Земли, вызванное энергичными заряженными частицами, вторгающимися в земную магнитосферу на своем пути от Солнца. Известны и основные закономерности проявления северных сияний: их зависимость от высоты, географического положения, солнечной активности, возмущений магнитного поля Земли и т.д. И все же в настоящее время мы еще не можем не только описать количественно это явление, но даже предсказать заранее многие закономерности предстоящего северного сияния. Проблема северных сияний оказывается слишком сложной и многоплановой. Например, до сих пор неясна связь северных сияний с погодой. Северяне хорошо знают, что северные сияния чаще наблюдаются в морозные ночи. Объяснения этому пока нет.

В то же время возникают неожиданные взаимосвязи, ждущие своих будущих исследователей, в достаточно необычных вопросах. В начале статьи речь шла о том, что в свое время появление северных сияний связывалось с трагическими явлениями в природе и обществе. Только ли страх перед непонятными впечатляющими явлениями природы лежит в основе этих суеверий? Сейчас хорошо известно, что солнечные ритмы с различными периодами (27 суток, 11 лет и т.д.) влияют на самые разные стороны жизни на Земле. Солнечные и магнитные бури (и связанные с ними северные сияния) могут вызывать рост различных заболеваний, в том числе заболеваний сердечно-сосудистой системы человека. С солнечными циклами связаны изменения климата на Земле, появление засух и наводнений, землетрясения и т.д. Все это заставляет еще раз серьезно задуматься над связью между северными сияниями и земными катаклизмами и бедами. Может быть, не так и глупы старые представления о такой связи?

Северные сияния сигнализируют о месте и времени воздействия Космоса на земные процессы. Вызывающее их вторжение заряженных частиц влияет на многие стороны нашей жизни. Изменяется содержание озона и электрический потенциал ионосферы, нагрев ионосферной плазмы возбуждает волны в атмосфере. Все это сказывается на погоде. Из-за дополнительной ионизации в ионосфере начинают течь значительные электрические токи, магнитные поля которых искажают магнитное поле Земли, что прямо влияет на здоровье многих людей. Таким образом, через северные сияния и связанные с ними процессы Космос воздействует на окружающую нас природу и ее обитателей.

12 октября 1859г. - гигантское северное сияние наблюдалось в Сибири, Нью-Йорке, Эдинбурге и на мысе Доброй Надежды в Африке - то есть в обоих полушариях Земли!

8 марта 1970г. - северное сияние наблюдалось над Москвой.