Наш мир

9 птиц

Рыбы мира и России

Уважаемые посетители! Автор сайта ждет Ваших пожеланий в плане выпуска новых статей...




Явление природы - Северное сияние

     Северное сияние, то же, что полярные сияния.

     Полярные сияния, свечение верхних разреженных слоев атмосферы, вызванное взаимодействием атомов и молекул на высотах 90—1000 км с заряженными частицами больших энергий (электронами и протонами), вторгающимися в земную атмосферу из космоса. Соударения частиц с составляющими верхней атмосферы (кислородом и азотом) приводят к возбуждению последних, т. е. к переходу в состояние с более высокой энергией. Возврат в начальное, равновесное состояние происходит путём излучения квантов света характерных длин волн, т. е. Полярное сияние (Северное сияние)

     Упоминания о Полярном сиянии можно найти ещё в классической греческой и римской литературе. М. В. Ломоносов первый предположил электрическую природу свечения. Первые карты изохазм (линий равной частоты появления Полярного сияния), указывающие на существование областей на поверхности Земли, где Полярное сияние (Северное сияние) появляется наиболее часто, были составлены в 1860—73 Э. Лумисом (США) и Г. Фрицем (Австрия) для Северного полушария и в 1939 Ф. Уайтом и М. Геддесом (Новая Зеландия) — для Южного. Изохазмы в каждом полушарии представляют собой несколько деформированные концентрические окружности с центрами вблизи геомагнитных полюсов. Зона Полярного сияния располагается на 23° от полюсов. Наблюдения последнего десятилетия показали, что свечение обычно появляется вдоль овала Полярного сияния (Я. И. Фельдштейн, О. В. Хорошева, 1960—1963), центр которого смещен на 3° от полюса вдоль полуночного меридиана. Радиус овала около 20°, так что около полуночи овал совпадает с зоной Полярного сияния (Северное сияние), а в остальные часы располагается в более высоких широтах.

     В конце 19 — начале 20 вв. норвежские учёные К. Биркеланн и К. Стёрмер высказали и развили идеи о солнечном происхождении частиц, вызывающих Полярное сияние (Северное сияние). Последующие исследования показали, что как частота появления, так и интенсивность Полярного сияния, особенно в средних широтах, явно коррелируют с активностью Солнца. Полярное сияние (Северное сияние) имеет удивительно разнообразные формы сияний и ситуаций. Однако каждую мгновенную ситуацию можно рассматривать как состоящую из различных накладывающихся друг на друга элементарных форм сияний, которые в первом приближении можно подразделить на: однородные дуги и полосы, тянущиеся через весь небосвод в виде прямой или изогнутой линии; лучистые формы со значительной вертикальной протяжённостью; диффузные и неправильные пятна; большие однородные диффузные поверхности. Пространственно Полярное сияние во многих случаях располагаются вдоль геомагнитных силовых линий. Средняя толщина лучистых форм ~ 200 м и уменьшается с увеличением яркости.

   Исследование спектра Полярного сияния было начато А. Ангстремом в 1869. В 1924 Дж. Мак-Леннан и Г. Шрам (Великобритания) показали, что зелёная линия с длиной волны l = 5577 излучается атомарным кислородом. Атомарный кислород образует также линии красного дублета 6300—6364 на высоте 200—400 км (сияния типа А). Состояния, соответствующие этим излучениям, являются метастабильными, и время жизни возбуждённых атомов 0,74 и 110 сек. Начиная с 50-х гг. 20 в. спектр Полярного сияния исследовался в инфракрасной и ультрафиолетовой областях. Помимо атомарных линий, спектр Полярного сияния состоит из систем полос нейтрального и ионизованного молекулярного азота и кислорода. Излучение с ионизованного азота наряду с является самым ярким в видимой части спектра от 3800 до 7000 . Поскольку максимальная спектральная чувствительность человеческого глаза приходится на , то П. с. кажутся нам в большинстве случаев бледно-зелёными. Некоторые Полярные сияния (Северные сияния) характеризуются пурпурно-красной границей вследствие излучения полос нейтрального молекулярного азота. Полярные сияния с развитыми системами молекулярных полос относятся к типу В.

    Вторжения протонов с энергиями 10—100 кэв приводят к появлению в спектре Полярного сияния линий Бальмера серии (Л. Вегард, Норвегия, 1939; А. Б. Мейнел, США, 1950). Наиболее интенсивна линия Н с l = 6563 . Водородные линии отличаются от других тем, что они существенно расширены и при наблюдениях в направлении зенита оказываются смещенными в область более коротких волн. Это доплеровское смещение водородных линий было первым доказательством того, что излучение Полярного сияния, хотя бы частично, обусловлено вхождением в земную атмосферу потоков заряженных частиц. Свечение, связанное с протонами, имеет вид протяжённой в несколько сот км по широте и несколько тысяч по долготе слабой полосы. В Полярном сиянии иногда наблюдаются спектральные линии гелия.

  Спектр Полярного сияния меняется с широтой. В средних широтах обычно преобладают красные сияния типа А, на широтах зоны Полярного сияния — сияния типа В, а в полярной шапке — сияния типа А. В приполюсной области после интенсивных хромосферных вспышек на Солнце возникает равномерное «свечение полярной шапки» с l = 3914 , которое обусловлено непосредственным вхождением солнечных протонов с энергией 1—100 Мэв, проникающих до высот 20—100 км. Интенсивность Полярного сияния (Северного сияния) измеряется в т. н. международных коэффициентах яркости (IBC) или в баллах. Установлено 4 балла, отличающихся по яркости на порядок: П. с. I балла равно яркости Млечного Пути и соответствует излучению 102 квантов/см2сек с l = 5577 , или 1 крэлею, а IV — полной Луне, т. е. излучает 1012 квантов/см2/сек с l = 5577, т. е. 1000 крэлеев.

    Вторжение в атмосферу частиц, вызывающих П. с., есть результат сложного взаимодействия солнечного ветра с геомагнитным полем. Под действием солнечного ветра магнитосфера становится асимметричной, вытягиваясь в антисолнечном направлении. П. с. на ночной стороне Земли связаны с процессами в плазменном слое магнитосферы. Во время магнитных бурь внутри магнитосферы на расстоянии 3—5 радиусов Земли образуется кольцевой ток протонов. Магнитное поле этого тока деформирует силовые линии магнитосферы, и П. с. наблюдаются значительно ближе к экватору, чем район их обычного существования. На дневной стороне Земли плазма солнечного ветра достигает верхних слоев атмосферы через воронку, образованную расходящимися силовыми линиями (дневной касп). Последовательность форм Полярного сияния и их движений находится в тесной связи со специфическими явлениями, происходящими в магнитосфере, — магнитосферными суббурями, во время которых магнитосфера приходит в неустойчивое состояние. Возвращение в состояние с меньшей энергией носит взрывной характер и сопровождается высвобождением за 1 ч энергии ~ 1022 эрг, что вызывает свечение атмосферы — т. н. авроральную суббурю.

    При взаимодействии быстрых электронов с атомами и молекулами атмосферы образуются рентгеновские лучи как тормозное излучение электронов. Тормозное излучение гораздо более проникающее, чем частицы, поэтому оно достигает высот 30—40 км. Полярные сияния испускают инфразвуковые волны с периодами от 10 до 100 сек, которые сопровождаются колебаниями атмосферного давления с амплитудой от 1 до 10 дин/см2.

    Изучение Полярного сияния имеет два существенно различных аспекта. Во-первых, оптическое излучение, являясь одним из конечных результатов процессов в пространстве между Землёй и Солнцем, может служить источником информации о процессах в околоземном космическом пространстве, в частности для диагностики магнитосферы. Во-вторых, по данным об оптическом излучении можно судить о воздействии первичного потока частиц на ионосферу. Такие исследования необходимы в связи с проблемой распространения радиоволн и др. явлениями в радиодиапазоне [появлением спорадических слоев Е, рассеянием радиоволн, возникновением ОНЧ-излучения и радиошумов]. Наблюдения Поялярных сияний (Северных сияний) с использованием телевизионной техники позволили установить сопряженность Полярного сияния в двух полушариях, исследовать быстрые изменения и тонкую структуру Полярного сияния. Не все проблемы, связанные с Полярным сиянием, могут быть решены наземными средствами или наблюдениями естественных Полярных сияний. Появление спутников и ракет позволило проводить изучение Полярного сияния в тесной связи с исследованиями околоземного космического пространства и ставить прямые эксперименты во внешней атмосфере Земли и межпланетном пространстве. Так, США в 1969, СССР в 1973 и СССР совместно с Францией в 1975 провели эксперименты по созданию искусственных Полярных сияний (Северных сияний), во время которых с ракеты на высоте в несколько сот км инжектировался в атмосферу пучок электронов высоких энергий. Проведение контролируемых экспериментов совместно с наземными наблюдениями открывает новые пути в исследовании П. с. и процессов в верхней атмосфере. В 1971—1972 измерения интенсивности отдельных эмиссий и фотографирование Полярного сияния начато из космоса со спутников на полярных орбитах, что позволяет получать распределение свечения во всей области высоких широт за несколько минут.







Другие статьи
Птица Альбатрос
Птица Вдовушка
Птица Гага
Птица Дербник
Птица Жаворонок
Птица Лазоревка
Птица Мухоловка
Птица Огарь
Птица Павлин
Куст Барбарис
Зверь Белка
Объект природы Бор
Трава Артишок
Рыба Брызгун
Дерево Айва
Явление природы Мираж
Понятие природы Абиссаль
Космос - Марс





[an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive]
Рейтинг@Mail.ru Сайт посетили:   счетчик посещений    раз (раза) Рассылка '9 птиц, птицы мира, птицы России'
Анонс
Птицы мира
Отряды птиц
Птицы на А-Б
Птицы на В-Г
Птицы на Д-И
Птицы на К
Птицы на К +
Птицы на Л-О
Птицы на П-Р
Птицы на С
Птицы на Т-Ц
Птицы на Ч-Я
Птицы мира, птицы России © 2008 Почта: ab1100678@yandex.ru