Глава 4 · От Солнца до неба на высоте 100–300 км
Полярное сияние
Ветер от Солнца
Представьте, что вы стоите на Солнце и чувствуете ветер, который никогда не стихает. Это солнечный ветер, редкий поток заряженных частиц, в основном протонов и электронов. Обычно он дует со скоростью около 400 км/с, а быстрые потоки достигают 800 км/с. До Солнца 150 миллионов километров. Пример: 150 000 000 разделить на 400 — получится 375 000 секунд, чуть больше 4 суток, а быстрый ветер со скоростью 800 км/с добирается примерно за 2 суток. Мощные выбросы на Солнце, корональные выбросы массы, могут долететь до нас за один–три дня. На картинке частицы вытекают наружу тонкими струями.
Щит с двумя дверями
Земля — магнит, и её магнитное поле образует пузырь, который называют магнитосферой. Он отклоняет большую часть солнечного ветра в стороны, как камень в ручье. Но силовые линии входят в Землю у двух магнитных полюсов, и часть частиц скользит вдоль них вниз. Они приземляются в кольцо вокруг каждого полюса, овал сияний. Чем сильнее давит солнечный ветер, тем шире овал. Учёные измеряют это индексом Kp от 0 до 9. По грубому правилу край овала сдвигается к экватору на 2–3 градуса широты с каждым шагом Kp. Подвигайте Kp в песочнице.
Цвета из воздуха
Частицы ударяются об атомы атмосферы на высоте примерно 100–300 километров и передают им энергию, а атомы отдают её светом. Кислород даёт зелёный цвет с длиной волны 557,7 нанометра, обычно на высоте 100–150 км, и красный выше примерно 200 км. Красное свечение излучается около двух минут, поэтому оно появляется только там, где воздух так разрежен, что атомы редко сталкиваются раньше. Азот даёт синий и фиолетовый, чаще у нижней кромки. Тот же процесс зажигает неоновую вывеску. Значит, сияние — это свечение самого воздуха, и слышно ли его, остаётся предметом споров: некоторые наблюдатели сообщают о слабом потрескивании.
Буря 1859 года
1 сентября 1859 года английский астроном Ричард Кэррингтон увидел на Солнце яркую вспышку. Примерно через 17 часов, 2 сентября, до Земли дошла самая сильная геомагнитная буря за всю историю наблюдений. Сияния видели на юге до Карибского моря, а телеграфные линии вышли из строя в Европе и Северной Америке; сообщалось об искрах и ударах током у телеграфистов. Такая же буря сегодня могла бы повредить спутники и электросети, поэтому NOAA и другие службы постоянно следят за Солнцем. В марте 1989 года менее сильная буря отключила электричество в Квебеке примерно на 9 часов.
Май 2024 года
10–11 мая 2024 года экстремальная буря уровня G5 по шкале NOAA стала самой сильной за двадцать с лишним лет. Индекс Kp дошёл до самой верхней отметки, 9. Красные и розовые сияния увидели там, где их почти не бывает: на юге Европы, во Флориде, в Мексике, а в Южном полушарии — в Австралии и Новой Зеландии. Камеры телефонов поймали цвета, которые глаз видел лишь слабо, потому что камера копит свет несколько секунд. Опасной буря была только для техники. На земле сияние безвредно для людей.
Свет на других мирах
Земля не единственная планета с сиянием. Самое мощное у Юпитера: его питают очень сильное магнитное поле, быстрое вращение и вулканический газ, выбрасываемый спутником Ио. Телескоп «Хаббл» снимает светящиеся кольца в ультрафиолете. Есть сияния и у Сатурна, а также у Урана и Нептуна. На Марсе сияние более слабое и пятнистое, потому что у планеты нет глобального магнитного поля. Чтобы увидеть своё, уезжайте подальше от городских огней, смотрите в сторону полюса, проверьте прогноз у национальной метеослужбы или NOAA и ждите: шоу может измениться за минуты.
В цифрах
- ≈ 400 км/с
- типичная скорость солнечного ветра
- 557,7 нм
- длина волны зелёного света кислорода
- 1859
- год бури Кэррингтона