Как образуются северные сияния (окончание)


Выше упоминалось о наличии на земном шаре двух магнитных полю­сов: северного и южного. Землю можно рассматривать как гигантский магнит. Следовательно, можно ожидать и соответствующего расположе­ния силовых магнитных линий между обоими полюсами. Если мы мыслен­но представим себе эти линии, то установим, что, выходя из полюса под углом, они на некоторой высоте более или менее резко изгибаются, обра­зуя над магнитным полюсом расширяющийся конус. Производя соответ­ствующие расчеты, можно установить, что место изгиба силовых линий —- широкая часть конуса — совпадает с нейтральной зоной частоты поляр­ных сияний. Если смотреть с Земли, то она будет казаться кольцом. Это объясняет нам максимальную повторяемость сияний именно в этих райо­нах, видимое положение полярных сияний в северной части небосвода для пунктов, расположенных в более южных широтах, и наоборот, кажущееся перемещение их в южную часть неба при наблюдениях из более северных околополюсных районов. Одновременно это подтверждает глубокую физическую связь полярных сияний и магнитных явлений на Земле.

Сейчас разработана строгая математическая теория полярных сия­ний. Они вызываются действием испускаемых Солнцем лучей. Из беско­нечного множества выброшенных с поверхности Солнца частичек — кор­пускул, электрически заряженных и нейтральных, Земли достигают толь­ко единичные, идущие по благоприятным траекториям. По мере прибли­жения к Земле эти траектории все больше сближаются с направлением -соответствующей силовой магнитной линии. Если по направлениям, близким к благоприятной траектории, одновременно движется группа частиц, то они образуют пучок винтообразных траекторий и все вместе дают луч полярного сияния, направленный по силовой магнитной линии. Полярное сияние типа «занавеса» или «драпри» образуется в том случае, когда Земли достигает пучок заряженных частиц от солнечного пятна овальной формы. Для наблюдателя, находящегося на земной по­верхности, он будет виден в виде длинной и неширокой ленты, извива­ющейся волнами, или «складками занавеса».

Механизм образования полярных сияний был проверен на опыте. На специальной установке было получено искусственное полярное сия­ние. Таким образом, природа полярных сияний обоснована теоретически и подтверждена опытным путем.

Изучение полярных сияний важно для определения не только высо­ты атмосферы, но и ее состава. Уже давно исследователи заметили в спектре полярных сияний зеленую линию, не совпадающую ни с одной спектральной линией излучения известных в нижних слоях атмосферы газов. В течение многих лет делались попытки объяснить происхождение этой линии и установить химический элемент, которому она принадлежит. Был даже «изобретен» новый, неизвестный на Земле газ — геокороний, излучению которого приписывали эту линию, и все же различные факты никак не удавалось связать между собой. Положение еще более осложни­лось после того как та лее зеленая линия была замечена в спектре свече­ния любой части ночного неба. Давно было замечено, что небо ночью «светлее», чем оно должно было бы быть. Оно как бы светится собст­венным слабым светом. Это ночное свечение неба наблюдается постоянно и при отсутствии полярных сияний.

Сравнительно недавно усилия ученых увенчались успехом. Тщатель­ное исследование показало, что таинственная зеленая линия в спектре полярных сияний и свечения ночного неба принадлежит атомному кисло­роду. Как мы уже знаем, он образуется в высоких слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей солнечного спектра, вызывающих расщепление молекул кислорода.

Можно считать установленным, что в слоях атмосферы выше 170—200 километров почти совсем нет молекулярного кислорода; здесь он весь расщеплен на атомы. Возбуждение атомного кислорода несущимся от Солнца корпускулярным потоком приводит к появлению указанной зеле­ной линии в спектрах полярных сияний или более слабого свечения ноч­ного неба, в известной доле вызываемого также и ультрафиолетовой частью солнечных лучей.

В последнее время высказано предположение, что на еще больших высотах расщепляются и молекулы азота.

Советские ученые, работающие в горной обсерватории вблизи столицы Казахской ССР Алма-Аты под руководством академика В. Г. Фесенкова, получили очень важные новые данные о самых высоких слоях атмосферы. Испокон веков наблюдается так называемый зодиакальный свет — слабое сияние, видимое после захода Солнца на западе или перед восходом Солнца на востоке. Оно вызывается освещением Солнцем окружающих его мелких частичек космической пыли. Известно также, что в противопо­ложной стороне неба, то есть вечером на востоке, а утром на западе, по­является еще более слабое, чем зодиакальный свет, свечение на темном небе. Это так называемое противосияние. Многочисленные попытки объяснить происхождение противосияния не приводили к положитель­ным результатам.

Тщательное изучение противосияния современными методами и при­борами побудило советских астрономов высказать предположение, что противосияние является газовым «хвостом» Земли, растекающимся в сто­рону, противоположную Солнцу. Этим «хвост» Земли напоминает кометные хвосты, которые также все отклонены от Солнца.

Не останавливаясь здесь на подробностях, укажем только, что «хвост» Земли состоит не из частичек пыли, а из молекул газа, причем спектр этого газового «хвоста» содержит типичные линии кислорода и азота.

Таким образом, еще раз подтвердилось, что земная атмосфера до своих крайних пределов имеет один и тот же азотно-кислородный состав.