Студено ултравиолетово сияние в горните слоеве на атмосферата. Небето над Обединеното кралство беше осветено от „неполярни светлини“. Какво е изохазъм

В периода на активност на Слънцето се наблюдават изригвания. Светкавицата е нещо подобно на експлозия, което води до насочен поток от много бързи заредени частици (електрони, протони и др.). Потоци от заредени частици, бързащи с голяма скорост, променят магнитното поле на Земята, тоест водят до появата на магнитни бури на нашата планета.

Уловени от магнитното поле на Земята, заредените частици се движат по линиите на магнитното поле и проникват в магнитните полюси на Земята, които са най-близо до повърхността на Земята. В резултат на сблъсък на заредени частици с молекули на въздуха се получава електромагнитно излъчване - полярното сияние.

Цветът на полярното сияние се определя от химическия състав на атмосферата. На височини от 300 до 500 км, където въздухът е разреден, преобладава кислородът. Цветът на сиянието тук може да бъде зелен или червеникав. По-долу вече преобладава азотът, който дава яркочервени и лилави сияния.

Най-убедителният аргумент, че имаме правилно разбиране за природата на полярното сияние, е неговото повторение в лабораторията. Такъв експеримент, наречен "Аракс", е проведен през 1985 г. съвместно от руски и френски изследователи.

За експеримента бяха избрани две точки от повърхността на Земята, лежащи на една и съща линия на магнитното поле. Тези точки бяха френският остров Кергелен в Индийския океан в южното полукълбо и село Согра в района на Архангелск в северното полукълбо.

От остров Кергелен беше изстреляна геофизична ракета с малък ускорител на частици, която създаде поток от електрони на определена височина. Движейки се по линията на магнитното поле, тези електрони проникнаха в Северното полукълбо и предизвикаха изкуствено сияние над Согра.

  • Задача #2E0B2C

Според съвременните концепции полярните сияния на други планети от Слънчевата система могат да имат същата природа като полярните сияния на Земята. На кои планети от таблицата е възможно да се наблюдават сияния?

Обяснете отговора.

  • Задача #3B56A0

Според съвременните концепции полярните сияния на други планети от Слънчевата система могат да имат същата природа като полярните сияния на Земята. На кои планети от таблицата могат да се наблюдават сияния?

    • 1) само на Меркурий
    • 2) само на Венера
    • 3) само на Марс
    • 4) на всички планети
  • Задача #A26A40

Магнитните бури на Земята са

    • 1) огнища на радиоактивност
    • 2) потоци от заредени частици
    • 3) бързи и непрекъснати промени в облачността
    • 4) бързи и непрекъснати промени в магнитното поле на планетата
  • Задача #AA26A6

Цветът на полярното сияние, което се появява на надморска височина от 100 км, се определя главно от радиацията

    • 1) азот
    • 2) кислород
    • 3) водород
    • 4) хелий

полярни сияния

Полярното сияние е едно от най-красивите явления в природата. Формите на полярното сияние са много разнообразни: или те са особени светлинни стълбове, или изумрудено зелено с червени ресни, пламтящи дълги ленти, разминаващи се множество лъчи-стрели или дори просто безформени светли, понякога цветни петна в небето.

Странна светлина в небето искри като пламък, понякога покриващ повече от половината небе. Тази фантастична игра на природните сили продължава няколко часа, след това затихва, след това се разгаря.

Полярните сияния най-често се наблюдават в околополярните региони, откъдето идва и името. Полярните светлини могат да се видят не само в далечния север, но и на юг. Например през 1938 г. на южния бряг на Крим е наблюдавано полярно сияние, което се обяснява с увеличаване на мощността на причинителя на луминесценцията - слънчевия вятър.

Великият руски учен М.В. Ломоносов, който излага хипотезата, че причината за това явление са електрически разряди в разреден въздух.

Експериментите потвърдиха научното предположение на учения.

Полярните сияния са електрическото сияние на горните много разредени слоеве на атмосферата на височина (обикновено) от 80 до 1000 km. Това сияние възниква под въздействието на бързо движещи се електрически заредени частици (електрони и протони), идващи от Слънцето. Взаимодействието на слънчевия вятър с магнитното поле на Земята води до повишена концентрация на заредени частици в зоните около геомагнитните полюси на Земята. Именно в тези зони се наблюдава най-голямата активност на полярните сияния.

Сблъсъци на бързи електрони и протони с кислородни и азотни атоми довеждат атомите във възбудено състояние. Освобождавайки излишната енергия, кислородните атоми дават ярко излъчване в зелената и червената област на спектъра, азотните молекули - във виолетовото. Комбинацията от всички тези лъчения
и придава на полярните сияния красив, често променящ се цвят. Такива процеси могат да възникнат само в горните слоеве на атмосферата, тъй като, първо, в долните плътни слоеве, сблъсъци на атоми и молекули на въздуха един с друг веднага отнемат от тях енергията, получена от слънчевите частици, и второ, космическите частици самите те не могат да проникнат дълбоко в земната атмосфера.

Полярните сияния се появяват по-често и са по-ярки през годините на максимална слънчева активност, както и в дните, когато на Слънцето се появяват мощни изригвания и други форми на повишена слънчева активност, тъй като с увеличаването му се увеличава интензивността на слънчевия вятър, което е причината за полярните сияния.

  • Задача #2F4F0E

В кои части на земната атмосфера се наблюдават най-активните сияния?

    • 1) само близо до Северния полюс
    • 2) само в екваториалните ширини
    • 3) В близост до магнитните полюси на Земята
    • 4) във всяко място на земната атмосфера
  • Задача №A0E5A3

Възможно ли е да се твърди, че Земята е единствената планета в Слънчевата система, където са възможни полярни сияния? Обяснете отговора.

  • Задача #F3B537

Наричат ​​го полярно сияние

А. миражи в небето.

Б. образуване на дъга.

V. сияние на някои слоеве на атмосферата.

Правилният отговор е

    • 1) само А
    • 2) само Б
    • 3) само Б
    • 4) B и C

полярни сияния

Едно от най-красивите и величествени природни явления е полярното сияние. На места по земното кълбо, разположени на високи географски ширини, главно отвъд северния или южния арктически кръг, по време на дългата полярна нощ в небето често мигат сияния с различни цветове и форми. Полярните сияния възникват на височина от 80 до 1000 км над земната повърхност и представляват сиянието на разредените газове на земната атмосфера. Цветът на полярното сияние се определя от химическия състав на атмосферата. На височини от 300 до 500 км, където въздухът е разреден, преобладава кислородът. Цветът на сиянието тук може да бъде зелен или червеникав. По-долу вече преобладава азотът, който дава яркочервени и лилави сияния.

Забелязана е връзка между полярните сияния и активността на Слънцето:
в годините на максимална слънчева активност (максимални слънчеви изригвания), броят на полярните сияния също достига максимум. По време на изригвания на Слънцето заредени частици (включително електрони) се изхвърлят, движейки се с голяма скорост. Попадайки в горните слоеве на земната атмосфера, електроните карат изграждащите я газове да светят.

Но защо полярните сияния се наблюдават предимно на високи географски ширини, защото слънчевите лъчи осветяват цялата Земя? Факт е, че Земята има доста силно магнитно поле. Попадайки в магнитното поле на земята, електроните се отклоняват от първоначалния си директен път и се изхвърлят в субполярните области на земното кълбо. Същите електрони променят магнитното поле на Земята, причинявайки появата на магнитни бури, а също така влияят на условията за разпространение на радиовълни близо до земната повърхност.

  • Задача #7CF82A

Според съвременните концепции полярните сияния на други планети от Слънчевата система могат да имат същата природа като полярните сияния на Земята. Достатъчно условие за наблюдение на полярни сияния на една планета е тя да има

    • 1) само атмосфери
    • 2) само магнитно поле
    • 3) естествени спътници
    • 4) атмосфера и магнитно поле
  • Задача #A62C62

Цветът на полярното сияние, което се появява на надморска височина от 80 км, се определя главно от радиацията

    • 1) азот
    • 2) кислород
    • 3) водород
    • 4) хелий
  • Задача #A779CF

Магнитните бури са

    • 1) петна по слънцето
    • 2) потоци от заредени частици
    • 3) бързи и непрекъснати промени в магнитното поле на Слънцето
    • 4) бързи и непрекъснати промени в магнитното поле на нашата планета

Мираж на свръхдалечното зрение

Природата на тези миражи е най-малко проучена. Ясно е, че атмосферата трябва да е прозрачна, без водни пари и замърсяване. Но това не е достатъчно. Трябва да се образува стабилен слой охладен въздух на известна височина над земята. Под и над този слой въздухът трябва да е по-топъл. Светлинен лъч, който е попаднал в плътен студен слой въздух, е сякаш „заключен“ вътре в него и се разпространява в него като своеобразен световод. Траекторията на лъча трябва да бъде изпъкнала през цялото време към по-малко плътните области на въздуха.

полярни сияния

Аврора е сиянието (луминесценцията) на горните слоеве на атмосферите на планетите с магнитосфера поради взаимодействието им със заредените частици на слънчевия вятър.

Ескимосите и индийските легенди казват, че това са духовете на животни, танцуващи в небето, или че това са духове на паднали врагове, които искат да се събудят отново.

В повечето случаи полярните сияния са зелени или синьо-зелени на цвят, с отделни петна или граници от розово или червено.

Полярните сияния се наблюдават в две основни форми – под формата на ленти и под формата на облакоподобни петна. Когато излъчването е интензивно, то придобива формата на панделки. Губейки интензивност, се превръща в петна. Много панделки обаче изчезват, преди да се разпаднат на петна. Лентите сякаш висят в тъмното пространство на небето, приличайки на гигантска завеса или драперия, обикновено простираща се от изток на запад на хиляди километри. Височината на тази завеса е няколкостотин километра, дебелината не надвишава няколкостотин метра и е толкова нежна и прозрачна, че през нея се виждат звезди. Долният ръб на завесата е доста рязко и ясно очертан и често оцветен в червен или розов цвят, напомнящ границата на завесата, горният постепенно се губи във височина и това създава особено ефектно впечатление за дълбочината на пространството.

Има четири вида полярни сияния

Равномерна дъга - светещата лента има най-простата, спокойна форма. Тя е по-ярка отдолу и постепенно изчезва нагоре на фона на сиянието на небето;

лъчиста дъга - лентата става малко по-активна и подвижна, образува малки гънки и потоци;

лъчиста лента - с увеличаване на активността по-големите гънки се наслагват върху по-малките;

При повишена активност гънките или бримките се разширяват до огромни размери, долният ръб на лентата блести ярко с розов блясък. Когато активността отшуми, бръчките изчезват и тиксото възвръща еднаква форма. Това предполага, че еднаквата структура е основната форма на полярното сияние, а гънките са свързани с увеличаване на активността.

Често има сияния от различен вид. Те обхващат целия полярен регион и са много интензивни. Те възникват при повишаване на слънчевата активност. Тези светлини изглеждат като белезникаво-зелена шапка. Такива светлини се наричатвълни.

Според яркостта на полярното сияние те се разделят на четири класа, различаващи се един от друг с един порядък (т.е. 10 пъти). Първият клас включва полярно сияние, едва забележимо и приблизително равно по яркост на Млечния път, докато сиянието на четвъртия клас осветява Земята толкова ярко, колкото пълната луна.

Трябва да се отбележи, че възникналото полярно сияние се разпространява на запад със скорост 1 км/сек. Горните слоеве на атмосферата в областта на авроралните светкавици се нагряват и се втурват нагоре. По време на полярните сияния в земната атмосфера възникват вихрови електрически токове, които обхващат големи площи. Те възбуждат допълнителни нестабилни магнитни полета, така наречените магнитни бури. По време на полярното сияние атмосферата излъчва рентгенови лъчи, които изглежда са резултат от забавяне на електроните в атмосферата.

Интензивните проблясъци на сияние често са придружени от звуци, наподобяващи шум, пращене. Полярните сияния причиняват силни промени в йоносферата, което от своя страна влияе върху радиоусловията. В повечето случаи радиокомуникацията се влошава значително. Има силни смущения, а понякога и пълна загуба на приемане.

Как възникват полярните сияния?

Земята е огромен магнит, чийто южен полюс е близо до северния географски полюс, а северът е близо до юга. Силовите линии на магнитното поле на Земята, наречени геомагнитни линии, напускат зоната, съседна на северния магнитен полюс на Земята, покриват земното кълбо и навлизат в него в областта на южния магнитен полюс, образувайки тороидална решетка около Земята.

Дълго време се смяташе, че разположението на линиите на магнитното поле е симетрично спрямо земната ос. Вече стана ясно, че така нареченият "слънчев вятър" - поток от протони и електрони, излъчвани от Слънцето - удря геомагнитната обвивка на Земята от височина около 20 000 км, дърпа я назад, далеч от Слънцето, образувайки своеобразна магнитна „опашка“ близо до Земята.

Електронът или протонът, попаднал в магнитното поле на Земята, се движи спираловидно, сякаш се навива на геомагнитна линия. Електроните и протоните, които са попаднали от слънчевия вятър в магнитното поле на Земята, се разделят на две части. Някои от тях текат надолу по линиите на магнитното поле непосредствено в полярните региони на Земята; други влизат в тероида и се движат вътре в него по затворена крива. Тези протони и електрони в крайна сметка текат по геомагнитни линии към областта на полюсите, където се получава тяхната повишена концентрация. Протоните и електроните предизвикват йонизация и възбуждане на атоми и молекули на газове. За да направят това, те имат достатъчно енергия, тъй като протоните пристигат на Земята с енергия от 10 000-20 000 eV (1 eV = 1,6 10 J), а електроните с енергия от 10-20 eV. За йонизацията на атомите е необходимо: за водород - 13,56 eV, за кислород - 13,56 eV, за азот - 124,47 eV и още по-малко за възбуждане.

Възбудените газови атоми връщат получената енергия под формата на светлина, точно както се случва в тръбите с разреден газ, когато през тях преминават токове.

Спектрално изследване показва, че зеленото и червеното сияние принадлежи на възбудени кислородни атоми, инфрачервеното и виолетовото - на йонизираните азотни молекули. Някои емисионни линии на кислород и азот се образуват на височина 110 км, а червеното сияние на кислорода се образува на височина 200-400 км. Друг слаб източник на червена светлина са водородните атоми, образувани в горната атмосфера от протони, пристигащи от Слънцето. След като улови електрон, такъв протон се превръща във възбуден водороден атом и излъчва червена светлина.

Изригванията на полярното сияние обикновено се появяват ден или два след слънчевите изригвания. Това потвърждава връзката между тези явления. Наскоро учените установиха, че полярните сияния са по-интензивни край бреговете на океаните и моретата.

Полярните сияния могат да се появят не само на Земята, но и на други планети.

Аврора на Сатурн, комбинирана ултравиолетова и видима светлина (космически телескоп Хъбъл)

Но научното обяснение на всички явления, свързани със сиянието, среща редица трудности. Например не е известен точният механизъм на ускоряване на частиците до посочените енергии, траекториите им в околоземното пространство не са съвсем ясни, не всичко е съгласувано количествено в енергийния баланс на йонизацията и възбуждането на частиците, механизмът за образуване на различни видове луминесценция не е съвсем ясна, произходът на звуците е неясен.

Парад на суеверията. Методически аспекти

В училищния курс по физика оптичните атмосферни явления се изучават малко и доста повърхностно. Това се дължи на известната сложност на материала и сравнително малкия брой часове по физика, предвидени в средните общообразователни училища. Все пак е възможно допълнително изучаване на предмета във факултативни часове. В същото време видимостта на материала и привличането към личния опит на учениците при наблюдението на това или онова оптично явление са от голямо значение (ако говорим за ученици в Централна Русия, тогава най-често това се отнася до наблюдението на цвят на небето, включително по време на сутрешна и вечерна зора, дъги, по-рядко - корони или ореол).

Изучаването на оптични явления в училищния курс се усложнява допълнително от факта, че не всички от тях могат да бъдат обяснени само от гледна точка на физиката. Понякога трябва да прибягвате до други науки, за да обясните (например, когато изучавате северното сияние, се използва информация от астрономията, която не се преподава във всички училища).

Когато става въпрос за обучение в специализирани филологически паралелки, тогава трябва да се обърне повече внимание не на подробното разглеждане на физическите причини за възникването на това или онова оптично явление, а на легендите и суеверията, свързани с тях. Същото важи и за учениците от 7 и 8 клас.

В специализираните физико-математически класове, напротив, е възможно най-пълното и изчерпателно разглеждане на тези явления.

Оптичните явления, които все още не са получили ясно физично обяснение, също представляват голям интерес за учениците. Тук можем да споменем свръхдалечни миражи, хрономиражи, тракер миражи и други не съвсем научни явления. Най-добре е да разгледате такъв материал в специално проведен урок по заблуда или ако времето не позволява, можете да го докоснете в абстрактна форма.

На сегашния етап на развитие на човечеството е лесно да се обясни как в небето се появяват светещи кръстове, които в нашия век плашат другите хора.

Научното обяснение на ореола е ярък пример за това как понякога външната форма на природния феномен може да бъде измамна. Изглежда, че нещо е изключително мистериозно, загадъчно, но при по-внимателно разглеждане няма следа от „необяснимото“.

Търсенето на рационални обяснения за плашещи оптични явления обаче понякога отнемаше години, десетилетия и дори векове. Днес всеки човек, който се интересува от нещо, може да погледне в справочника, да прегледа учебника, да се потопи в изучаването на специална литература. Но такива възможности за човечеството се появиха съвсем наскоро. Разбира се, нещата са били много различни през Средновековието. В края на краищата тогава все още не бяха натрупани такива знания и самотниците се занимаваха с наука. Религията беше доминиращият мироглед, а вярата беше обичайният мироглед.

Френският учен К. Фламарион разглежда историческите хроники от този ъгъл. И ето какво се оказа: съставителите на хрониките изобщо не се съмняваха в съществуването на пряка причинно-следствена връзка между тайнствените природни явления и земните дела.

През 1118 г., по време на управлението на английския крал Хенри I, две пълни луни се появяват едновременно на небето, едната на запад, а другата на изток. През същата година кралят победи в битката.

През 1120 г. кръст и човек се появиха сред кървавочервените облаци, състоящи се от пламъци. Всички очакваха Страшния съд, но въпросът завърши само с гражданска война.

През 1156 г. три кръга на дъгата блестяха около слънцето няколко часа подред и когато изчезнаха, се появиха три слънца. Съставителят на хрониката видя в това явление алюзия за кавгата на краля с епископа на Кентърбъри в Англия и за разрушението след седемгодишната обсада на Милано в Италия.

На следващата година отново се появиха три слънца и в средата на луната се виждаше бял кръст; разбира се, летописецът веднага свърза това с раздорите, съпътстващи избора на нов папа.

През януари 1514 г. във Вюртемберг се виждат три слънца, средното от които е по-голямо от страничните. В същото време в небето се появиха кървави и пламтящи мечове. През март същата година отново се виждат три слънца и три луни. Тогава турците са победени от персите в Армения.

Най-често на небесните явления се приписваше лошо значение.

В тази връзка в историята на човечеството е записан любопитен факт. През 1551 г. германският град Магдебург е обсаден от войските на испанския крал Карл V. Защитниците на града са устояли, обсадата е продължила повече от година. Накрая раздразненият крал заповяда да се подготви решителна атака. Но тогава се случи нещо безпрецедентно: няколко часа преди щурма три слънца изгряха над обсадения град. Смъртно уплашеният крал решил, че небето пази Магдебург и заповядал обсадата да бъде вдигната.

Нещо подобно е известно в руската история. Да, в"Сказание за похода на Игор"се споменава, че преди настъплението на половците и залавянето на Игор "четири слънца грееха над руската земя". Воините приели това като знак за предстояща голяма беда.

В други легенди се съобщава, че Иван Грозни е видял предзнаменованието за смъртта си в „знака на кръста на небето“.

Сега за нас не е толкова важно дали всички тези явления действително са съществували. Важно е, че с тяхна помощ, на тяхна основа, са интерпретирани реални исторически събития; че тогава хората са гледали на света през призмата на своите изкривени представи и следователно са виждали това, което са искали да видят. Въображението им понякога нямаше граници. Фламарион нарича невероятните фантастични картини, рисувани от авторите на хрониките, „образци на художествено преувеличение“.

Хрономиражи

Хрономиражите са мистериозни явления, които не са получили научно обяснение. Никакви известни закони на физиката не могат да обяснят защо миражите могат да отразяват събития, случващи се на известно разстояние, не само в пространството, но и във времето. Особено известни бяха миражите на битки и битки, които някога са се случили на земята. През ноември 1956 г. няколко туристи прекараха нощта в планините на Шотландия. В три часа през нощта те се събудиха от странен шум, погледнаха от палатката и видяха десетки шотландски стрелци в стари военни униформи, които, стреляйки, избягаха през каменисто поле! След това видението изчезна, без да остави следи, но ден по-късно се повтори. Шотландските стрелци, всички ранени, се промъкнаха през полето, препъвайки се в камъните.

И това не е единственото доказателство за този феномен. И така, известната битка при Ватерло (18 юни 1815 г.) беше наблюдавана седмица по-късно от жителите на белгийския град Вервие. Разстоянието от Waterloo до Verviers по права линия е повече от 100 км. Има случаи, когато такива миражи са наблюдавани на големи разстояния - до 1000 км.

Според една теория, със специална комбинация от природни фактори, визуалната информация се отпечатва във времето и пространството. И при съвпадението на определени атмосферни, метеорологични и т.н. условия, той отново става видим за външни наблюдатели.

Mirages - тракери

Клас явления, които също не са получили научно оправдание. Тя включва миражи, които след изчезването си оставят материални следи. Известно е, че през март 1997 г. пресни узрели ядки паднаха от небето в Англия. Изложете няколко обяснения за естеството на появата на тези следи.

Първо, тези следи не са пряко свързани с миража. „След това“ не означава „поради това“. Най-трудното е да се установи общата достоверност на самите факти на такива явления.

Друго обяснение е, че разликата в температурните слоеве води до образуването на вихров ефект, който засмуква различни боклуци в атмосферата. Движението на въздушните течения доставя "абсорбира" в зоната на образуване на мираж. След изравняване на температурите „райската картина” изчезва, а отломките падат на земята.

Трудно е да се говори за достоверността на подобни явления. Но те все още предизвикват известен „мистичен“ интерес. Следователно те могат да бъдат разгледани в урока-заблуда.

Изучавайки различни явления, свързани с преминаването на светлината в атмосферата, учените използват придобитите знания за развитието на науката. По този начин наблюдението на короните помага да се определи размерът на ледените кристали и водните капки, от които се образуват различни облаци. Наблюденията на корони и ореоли също позволяват да се предскаже времето. Така че, ако короната, която се появява, постепенно намалява, може да се очакват валежи. Увеличаването на короните, напротив, предвещава настъпването на сухо и облачно време.

Заключение

Физическата природа на светлината интересува хората от незапомнени времена. Много изтъкнати учени в хода на развитието на научната мисъл се борят за разрешаването на този проблем. С течение на времето беше открита сложността на обикновения бял лъч и способността му да променя поведението си в зависимост от околната среда и способността му да показва признаци, присъщи както на материалните елементи, така и на природата на електромагнитното излъчване. Светлинният лъч, подложен на различни технически въздействия, започва да се използва в науката и технологиите в диапазона от режещ инструмент, способен да обработва желаната част с точност до микрон, до безтегловен канал за предаване на информация с практически неизчерпаеми възможности.

Но преди да се установи съвременният възглед за природата на светлината и светлинният лъч да намери своето приложение в човешкия живот, много оптични явления, които се случват навсякъде в земната атмосфера, бяха идентифицирани, описани, научно обосновани и експериментално потвърдени, от известната дъга на всеки до сложни, периодични миражи. Но въпреки това странната игра на светлината винаги е привличала и все още привлича човек. Нито съзерцанието на зимния ореол, нито яркият залез, нито широката, полунебесна ивица от северно сияние, нито скромната лунна пътека по водната повърхност оставят никого безразличен. Светлинен лъч, преминавайки през атмосферата на нашата планета, не само я осветява, но и й придава уникален вид, правейки я красива.

Разбира се, в атмосферата на нашата планета се случват много повече оптични явления, отколкото се разглеждат в тази курсова работа. Сред тях има както добре познати ни и разгадани от учените, така и такива, които все още чакат своите откриватели. И можем само да се надяваме, че с течение на времето ще станем свидетели на все повече и повече нови открития в областта на оптичните атмосферни явления, показващи универсалността на обикновения светлинен лъч.

Списък на използваната литература

    Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. "Курс по обща физика"

    Королев Ф.А. "Курс по физика" М., "Просвещение" 1988г

    "Физика 10", автори - Г. Я. Мякишев Б. Б. Буховцев, издателство "Просвещение", Москва, 1987 г.атмосфера на идеологически чистки, психотехниката всъщност спря ... - визия) - субективна светлина явления(чувства) без характер...

Природен феномен, известен като въздушно сияние, е открит през 1868 г. от шведския учен Андерс Ангстрьом.

Това небесно сияние на естествената природа се среща през цялото време и по цялото земно кълбо. Има три вида: ден (dayglow), здрач (twilightglow) и нощ (nightglow). Всеки от тях е резултат от взаимодействието на слънчевата светлина с молекулите в нашата атмосфера, но има свой специфичен начин на образуване.

Дневното сияние се образува, когато слънчевата светлина удари атмосферата през деня. Част от нея се абсорбира от молекулите в атмосферата, което им дава излишък от енергия, която след това освобождават като светлина, или със същата, или с малко по-ниска честота (цвят). Тази светлина е много по-слаба от обикновената дневна светлина, така че не можем да я видим с просто око.

Сиянието на здрача е по същество същото като дневното, но в този случай само горните слоеве на атмосферата са осветени от Слънцето. Останалата част от него и наблюдателите на Земята са в тъмнина. За разлика от дневната светлина, тя се вижда с просто око.

Нощното сияние не се генерира от слънчева светлина, падаща върху нощната атмосфера, а от различен процес, наречен хемилуминесценция. Слънчевата светлина през деня натрупва енергия в атмосферата, съдържаща кислородни молекули. Тази допълнителна енергия кара кислородните молекули да се разпадат на отделни атоми. Това се случва главно на надморска височина от около 100 км.

За разлика от полярните сияния, нощните сияния са разпръснати по цялото небе и са еднакви.

Яркостта на сиянието корелира с нивото на ултравиолетовата (UV) светлина, идваща от слънцето, което се променя с времето. Силата на блясъка зависи от сезона.

За да увеличите шансовете си да забележите небесно сияние, трябва да заснемете тъмно и ясно нощно небе в режим на дълга експозиция. Сиянието може да се види във всяка посока без светлинно замърсяване, от 10 до 20 градуса над хоризонта.

Небето свети като гигантска многократна дъга. Различни смущения, като наближаваща буря, могат да създадат вълни в земната атмосфера, подобни на вълни. Тези гравитационни вълни са трептения на повърхностите на слоевете въздух и са подобни на вълните, причинени от хвърляне на камък в неподвижна вода.

Снимка с дълга експозиция, направена по посока на вертикалните слоеве на въздушно сияние, направи тази вълнообразна структура видима.

Механизмът на възникване на това явление е следният. През деня слънчевата радиация (слънчева светлина) разрушава молекулите на въздуха в атоми (заредени атоми, йони), електроните се избиват. Когато йоните се срещнат отново (или привлекат електрон), се образува молекула и излишната енергия излиза под формата на светлина. На надморска височина от 80-120 км основно молекулите на кислорода и натрия се рекомбинират с излъчване съответно на зелена и жълта светлина; на надморска височина 250-300 km възниква електрон-йонна рекомбинация, но излъчването на този слой се намира в инфратоничната (невидима) област на електромагнитния спектър.

Най-често срещаният механизъм, водещ до появата на луминесценция, е комбинацията от азотен атом с кислороден атом за образуване на молекула азотен оксид (NO). По време на тази реакция се излъчва фотон. Други вещества, които могат да допринесат за сиянието на небето, са хидроксилният радикал (OH), молекулярен кислород, натрий и литий. Тъмночервеното сияние най-вероятно се образува от молекули ОН, разположени на надморска височина от около 87 километра и възбудени от ултравиолетовата слънчева радиация. Оранжевото и зеленото сияние идват от натриевите и кислородните атоми, които са малко по-високи.

Вътрешното сияние на атмосферата е много слабо излъчване на светлина от атмосферата на планетата.

Сиянието на небето над хоризонта, взето от МКС.

В случая на земната атмосфера този оптичен феномен означава, че нощното небе никога не е напълно тъмно, дори ако изключим светлината на звездите и разсеяната светлина на Слънцето от дневната страна.

Небесното сияние е 1000 пъти по-интензивно през деня, но изследването на феномена дневно сияние на въздуха е трудно поради факта, че то се губи в ярката светлина на Слънцето.

Феноменът на небесното сияние е открит през 1868 г. от шведски учен. Андерс Ангстрьом. Оттогава се провеждат неговите наблюдения и лабораторни изследвания. Бяха открити различни химични реакции, по време на които е възможно образуването на електромагнитно излъчване, и бяха идентифицирани онези процеси, които могат да възникнат в земната атмосфера. Астрономическите наблюдения са потвърдили съществуването на точно такава радиация.

Андерс Йонас Ангстрьом (Ongström; шведски. Anders Jonas Ångström; 13 август 1814 г., Lögdö, Medelpad - 21 юни 1874 г., Упсала) - шведски астрофизик, един от основателите на спектралния анализ.

Сиянието на небето се причинява от различни процеси в горните слоеве на атмосферата, по-специално от рекомбинацията на йони, образувани в процеса на фотойонизация под въздействието на слънчевата радиация през деня; луминесценция, причинена от преминаването на космически лъчи през горните слоеве на атмосферата, както и хемилуминесценция, свързана главно с реакции между кислород, азот и хидроксилен радикал на височина от няколкостотин километра.

През нощта въздушното сияние може да бъде достатъчно ярко, за да бъде забелязано от наблюдател и обикновено е синкаво на цвят. Въпреки че сиянието на въздуха е почти равномерно, за земен наблюдател то изглежда най-ярко на разстояние 10 градуса от хоризонта.

Един от механизмите на атмосферното сияние е комбинацията от азотен атом с кислороден атом за образуване на молекула азотен оксид (NO). По време на тази реакция се излъчва фотон. Други вещества, които могат да допринесат за сиянието на небето, са хидроксилният радикал (OH), молекулярен кислород, натрий и литий.

Нощното сияние не е с постоянна яркост. Вероятно неговата интензивност зависи от геомагнитната активност.

Кометата Лавджой преминава зад небесното сияние на Земята на 22 декември 2011 г.

Алекс Ривест. Земята, която не сте виждали досега

Интервално видео, което ни запознава с удивителен феномен - собственото сияние на земната атмосфера.

Вече започнахме да свикваме с прекрасните снимки на Земята, получени от космонавти и астронавти от МКС. Но напразно! Някои от тях изглеждат много необичайни. На първо място, това се отнася до изображения на нощната страна на Земята. Снимките, направени с дълга експозиция, ясно показват ярките светлини на градовете, гръмотевичните бури и полярните сияния. Но освен тях, ние наблюдаваме напълно невероятно явление - собствено сияние на земната атмосфера.

Оказва се, че нашата планета никога не е напълно тъмна през нощта. Дори ако изключим градското осветление, Луната и звездите, пак ще има изключително слабо (но доста забележимо) въздушно сияние. Причинява се от редица фактори, сред които Слънцето играе важна роля (през нощта има рекомбинация на въздушни йони, родени през деня под въздействието на звездната светлина), космически лъчи и химични реакции, включващи кислород, азот и хидроксилни радикали .

Американският фотограф Алекс Ривест ни кани да погледнем на този феномен от гледна точка на изкуството. Той събра голям брой снимки на Земята през нощта и създаде от тях чудесен time-lapse видеоклип, който предлагаме на вашето внимание.


Самата структура на въздушното сияние е доста сложна (вижте например в 00:37 след началото на видеото). Виждаме, че явлението се формира от три слоя луминесценция: червеният слой (най-разширеният и разреден), жълтият слой и зеленият слой (тънък слой между червено и жълто). Различните цветове се дължат на светенето на различни атоми. И така, метеорите са отговорни за жълтия цвят, който, изгаряйки в горната атмосфера, пръска натриеви атоми - те светят в жълто. Зеленото сияние се произвежда от азотни и кислородни атоми. И накрая, червеното сияние се генерира от хидроксилни йони -ОН.

Червено, зелено и жълто сияние на нощната атмосфера на Земята. Снимка: NASA

Когато гледаме видеоклип, забелязваме повече от веднъж друг тип сияние на земната атмосфера: полярни сияния (например след 00:24 след началото). Полярните сияния се причиняват от слънчевия вятър, високоенергийни частици, летящи от Слънцето и сблъскващи се със земната атмосфера на височина от около 100 км.

Голяма Вселена

Полярното сияние е едно от многото чудеса на природата. Може да се наблюдава и в Русия. В северната част на нашата страна има ивица, където полярните сияния се проявяват най-често и ярко. Едно великолепно зрелище може да покрие по-голямата част от небето.

Началото на феномена

Полярното сияние започва с появата на ярка лента. От него излизат лъчи. Яркостта може да се увеличи. Площта на небето, покрита от чудотворния феномен, се увеличава. Височината на светлинните лъчи, падащи по-близо до повърхността на Земята, също се увеличава.

Ярки проблясъци и игра на цветове радват наблюдателите. Движенията на светлинните вълни са хипнотизиращи. Това явление се свързва с активността на Слънцето – източник на светлина и топлина.

Какво е

Полярните сияния се наричат ​​бързо променящото се сияние на горните разредени слоеве въздух в определени части на нощното небе. Това явление, заедно с изгрева, понякога се нарича полярно сияние. През деня светлинното шоу не се вижда, но устройствата записват потока от заредени частици по всяко време на деня.

Причини за полярното сияние

Великолепен природен феномен възниква благодарение на Слънцето и наличието на атмосферата на планетата. За образуването на полярното сияние е необходимо и наличието на геомагнитно поле.

Слънцето непрекъснато изхвърля заредени частици. Слънчевото изригване е фактор, поради който електрони и протони навлизат в космическото пространство. Те летят с висока скорост към въртящите се планети. Това явление се нарича слънчев вятър. Може да е опасно за целия живот на нашата планета. Магнитното поле предпазва от проникването на слънчевия вятър. Той изпраща заредени частици към полюсите на планетата, според местоположението на силовите линии на геомагнитното поле. Но в случай на по-мощни изригвания на Слънцето, населението на Земята наблюдава полярни сияния в умерените ширини. Това се случва, ако магнитното поле няма време да изпрати голям поток от заредени частици към полюсите.

Слънчевият вятър взаимодейства с молекулите и атомите на атмосферата на планетата. Това е причината за сиянието. Колкото по-голям е броят на заредените частици, достигнали Земята, толкова по-ярко е сиянието на горните слоеве на атмосферата: термосферата и екзосферата. Понякога дори мезосферата - средният слой на атмосферата - достига до частиците на слънчевия вятър.

Типове сияние

Видовете полярни сияния са различни и могат плавно да преминават от един към друг. Наблюдават се светли петна, лъчи и ивици, както и корони. Северното сияние може да бъде почти неподвижно или да се движи, което е особено хипнотизиращо за наблюдателите.

Полярните сияния на Земята

Нашата планета има доста мощно геомагнитно поле. Той е достатъчно силен, за да изпраща постоянно заредени частици към полюсите. Ето защо можем да наблюдаваме ярко сияние на територията на ивицата, където минава изохазмът на най-честите сияния. Тяхната яркост зависи пряко от работата на геомагнитното поле.

Атмосферата на нашата планета е богата на различни химични елементи. Това обяснява различните цветове на небесното сияние. И така, молекула кислород на надморска височина от 80 километра, когато взаимодейства със заредена частица от слънчевия вятър, дава бледозелен цвят. На височина 300 километра над Земята цветът ще бъде червен. Молекулата на азота показва син или яркочервен цвят. На снимката на полярното сияние ясно се различават ленти с различни цветове.

Северното сияние е по-ярко от южното. Защото протоните се движат към северния магнитен полюс. Те са по-тежки от електроните, които се втурват към южния магнитен полюс. Сиянието, образувано в резултат на взаимодействието на протоните с атмосферните молекули, е малко по-ярко.

Устройството на планетата Земя

Откъде идва геомагнитното поле, което защитава целия живот от разрушителния слънчев вятър и движи заредените частици към полюсите? Учените смятат, че центърът на нашата планета е пълен с желязо, което се разтопява от топлина. Тоест желязото е течно и е постоянно в движение. От това движение възниква електричеството и магнитното поле на планетата. В някои части на атмосферата обаче магнитното поле отслабва по неизвестна причина. Това се случва например над Южния Атлантически океан. Тук само една трета от магнитното поле от нормата. Това тревожи учените, тъй като полето продължава да отслабва в момента. Експертите са изчислили, че през последните 150 години геомагнитното поле на Земята е отслабнало с още десет процента.

Районът на възникване на природния феномен

Зоните на полярното сияние нямат ясни граници. Най-ярки и най-чести обаче са тези, които се появяват като пръстен близо до Арктическия кръг. В Северното полукълбо можете да начертаете линия, на която полярните сияния са най-силни: северната част на Норвегия - островите Нова Земля - ​​полуостров Таймир - северната част на Аляска - Канада - южната част на Гренландия. На тази географска ширина - около 67 градуса - полярните сияния се наблюдават почти всяка вечер.

Пикът на явленията често настъпва в 23:00 часа. Най-ярките и дълги полярни сияния са в дните на равноденствията и близките до тях дати.

По-често полярните сияния се появяват в области на магнитни аномалии. Тук яркостта им е по-висока. Най-голяма активност на явлението се наблюдава на територията на Източносибирската магнитна аномалия.

Височината на сиянието

По правило около 90 процента от всички полярни сияния се появяват на надморска височина от 90 до 130 километра. Полярните сияния са регистрирани на надморска височина от 60 километра. Максималната регистрирана цифра е 1130 километра от повърхността на Земята. На различни височини се наблюдават различни форми на луминесценция.

Характеристики на природния феномен

Редица неизвестни зависимости на красотата на северното сияние от някои фактори бяха открити от наблюдатели и потвърдени от учените:

  1. Полярните сияния, появяващи се над морското пространство, са по-подвижни от тези, появяващи се над сушата.
  2. Над малките острови, както и над обезсолена вода, дори в средата на морската повърхност има по-малко сияние.
  3. Над бреговата линия явлението се наблюдава много по-ниско. Към сушата, както и към океана, височината на полярното сияние нараства.

Скоростта на полета на заредените частици на Слънцето

Разстоянието от Земята до Слънцето е около 150 милиона километра. Светлината достига нашата планета за 8 минути. Слънчевият вятър се движи по-бавно. От момента, в който учените забелязват, трябва да мине повече от ден, преди да започне полярното сияние. На 6 септември 2017 г. експерти забелязаха мощно слънчево изригване и предупредиха московчани, че на 8 септември в столицата може да се види северното сияние. Така прогнозата за впечатляващ природен феномен е възможна, но само след ден-два. В кой регион сиянието ще изглежда по-ярко, никой не може да предвиди с точност.

Какво е изохазъм

Експертите поставят точки на картата на земната повърхност с бележки за честотата на поява на полярните сияния. Свързани с линии точки с подобна честота. Така че имаме изохазми - линии с еднаква честота на поява на сияния. Нека опишем още веднъж изохазмите с най-висока честота, но разчитайки на някои други обекти от района: Аляска - Голямото мечешко езеро - залив Хъдсън - южната част на Гренландия - Исландия - северната част на Норвегия - северната част на Сибир.

Земният магнитен полюс

Магнитният полюс на Земята не съвпада с географския полюс. Намира се в северозападната част на Гренландия. Тук северното сияние се среща много по-рядко, отколкото в лентата на най-високата честота на явлението: само около 5-10 пъти годишно. По този начин, ако наблюдателят се намира на север от главния изохазъм, тогава той вижда полярните сияния по-често в южната част на небето. Ако човек се намира на юг от тази лента, тогава полярното сияние се проявява по-често на север. Това е типично за Северното полукълбо. За юга е точно обратното.

На територията на Северния географски полюс полярните сияния се появяват около 30 пъти годишно. Извод: не е нужно да отивате в най-суровите условия, за да се насладите на природния феномен. В главната лента на изохазма сиянието се повтаря почти всеки ден.

Защо понякога северното сияние няма цвят?

Пътуващите понякога се разочароват, ако не успеят да видят цветно светлинно шоу по време на престоя си на север или на юг. Хората често могат да наблюдават само блясък, който няма цвят. Това не се дължи на особеностите на природния феномен. Факт е, че човешкото око не е в състояние да улови цветове при слаба светлина. В една мрачна стая виждаме всичко в черно и бяло. Същото се случва, когато наблюдаваме природен феномен в небето: ако то не е достатъчно ярко, очите ни няма да улавят цветове.

Експертите измерват яркостта на сиянието в точки от едно до четири. Само полярните сияния с три и четири величини изглеждат цветни. Четвъртата степен е близка по яркост до лунната светлина в нощното небе.

Цикли на слънчевата активност

Появата на полярното сияние винаги се свързва със слънчеви изригвания. Веднъж на всеки 11 години активността на светилото се увеличава. Това винаги води до увеличаване на интензивността на полярното сияние.

Северно сияние над планетите от Слънчевата система

Полярните сияния се появяват не само на нашата планета. Полярните сияния на Земята са ярки и красиви, но феномените на Юпитер са по-ярки от тези на Земята. Защото магнитното поле на планетата гигант е няколко пъти по-силно. Той изпраща слънчевия вятър в противоположни посоки още по-продуктивно. Цялата светлина се натрупва в определени области близо до магнитните полюси на планетата.

Луните на Юпитер влияят на полярното сияние. Особено Йо. Зад него има ярка светлина, тъй като природният феномен следва посоката на силовите линии на магнитното поле. На снимката - полярното сияние в атмосферата на планетата Юпитер. Ярката лента, оставена от спътника на Йо, се вижда ясно.

Полярни сияния са открити и на Сатурн, Уран, Нептун. Само Венера почти няма собствено магнитно поле. Светлинните проблясъци, произтичащи от взаимодействието на слънчевия вятър с атомите и молекулите на атмосферата на Венера, са специални. Те покриват изцяло цялата атмосфера на планетата. Освен това слънчевият вятър достига до Въпреки това, такива полярни сияния никога не са ярки. Заредените частици на слънчевия вятър не се натрупват никъде в големи количества. От космоса Венера, когато е атакувана от заредени частици, изглежда като слабо светеща топка.

Смущение на геомагнитното поле

Слънчевият вятър се опитва да пробие магнитосферата на нашата планета. в този случай не остава спокоен. Има смущения по него. Всеки човек има свои собствени електрически и магнитни полета. Именно тези полета са засегнати от произтичащите смущения. Това усещат хората по цялата планета, особено тези с лошо здраве. Хората с добро здраве не забелязват такова въздействие. По време на атаката на заредени частици чувствителните хора могат да имат главоболие. Но именно слънчевият вятър е необходим фактор за появата на полярните сияния.

Отношението на хората към природния феномен

Обикновено местните хора свързват полярното сияние с нещо не много добро. Може би защото влияят зле на благосъстоянието на хората. Самото излъчване не представлява никаква опасност.

Жителите на по-южните райони, които не са свикнали с подобни явления, усетиха нещо мистериозно, когато в небето се появиха ярки светкавици.

В момента жителите на умерените и по-южните ширини са нетърпеливи да видят това чудо на природата. Туристите пътуват на север или до Южния полярен кръг. Те не чакат явлението да бъде наблюдавано на родната им ширина.

Полярното сияние е омагьосващ природен феномен. Това е необичайно за жителите на топлите райони и познато на населението на тундрата. Често се случва, за да научите нещо ново, трябва да отидете на пътуване.

Подобни публикации