Войти
Изображения полярных сияний со всех сторон мир, в том числе с более редкими красными и синими огнями 
Aurora australis с МКС, 2017 г. Видео этой встречи: [2] An полярное сияние (множественное число: полярные сияния или полярные сияния ), иногда называемое полярное сияние (полярное сияние), северное сияние (северное сияние), или южное сияние (aurora australis), изображение естественного света на небе Земли, преимущественно видимое в высокоширотных регионах (около Арктики и Антарктика ).
Полярные сияния являются результатом возмущений в магнитосфере, вызванных солнечным ветром. Эти возмущения иногда бывают достаточно сильными, чтобы изменить траектории заряженных частиц как в солнечном ветре, так и в магнитосферной плазме. Эти частицы, в основном электроны и протоны, осаждаются в верхние слои атмосферы (термосфера / экзосфера ).
Результирующая ионизация и возбуждение компонентов атмосферы излучают свет различного цвета и сложности. Форма полярных сияний, возникающих в полосах вокруг обеих полярных областей, также зависит от величины ускорения, сообщаемого высыпающимся частицам. Осажденные протоны обычно производят оптическое излучение в виде падающих атомов водорода после получения электронов из атмосферы. Протонные сияния обычно наблюдаются на более низких широтах.
Слово «северное сияние» происходит от имени римской богини зари, Авроры, которая путешествовала с востока на запад, возвещая о приходе солнца. Древнегреческие поэты использовали это имя метафорически для обозначения рассвета, часто упоминая его игру цветов на фоне темного неба (например, «розовая заря»).
Большинство полярных сияний происходит в полосе, известной как "зона полярных сияний", которая обычно имеет ширину от 3 ° до 6 ° по широте и от 10 ° до 20 ° от геомагнитных полюсов во все местное время (или долготы), наиболее четко видно ночью на фоне темного неба. Область, в которой в настоящее время отображается полярное сияние, называется «авроральным овалом» - полосой, смещенной солнечным ветром в сторону ночной стороны Земли. Первые доказательства геомагнитной связи получены из статистики наблюдений за полярными сияниями. Элиас Лумис (1860), а позже Герман Фриц (1881) и Софус Тромхольт (1881) более подробно установили, что полярное сияние появлялось в основном в зоне полярных сияний. Ежедневные положения овалов полярных сияний опубликованы в Интернете.
В северных широтах эффект известен как северное сияние или северное сияние. Первый термин был придуман Галилео в 1619 году от римской богини зари и греческого названия северного ветра. Южный аналог, северное сияние, или южное сияние, имеет черты, почти идентичные северному сиянию, и изменяется одновременно с изменениями в северной авроральной зоне. Aurora australis видно из высоких южных широт в Антарктиде, Чили, Аргентине, Новой Зеландии и Австралии <527.>геомагнитная буря вызывает расширение авроральных овалов (север и юг), перенося полярное сияние на более низкие широты. Мгновенное распределение полярных сияний («авроральный овал») немного отличается, поскольку центр полярных сияний находится примерно на 3–5 ° в ночное время от магнитного полюса, так что дуги сияний достигают наибольшего расстояния к экватору, когда рассматриваемый магнитный полюс находится между наблюдателем и Солнцем. Лучше всего видно полярное сияние в это время, которое называется магнитной полночью.
. Полярные сияния, наблюдаемые в овале полярных сияний, могут быть прямо над головой, но издалека они освещают направленный к полюсу горизонт зеленоватым свечением или иногда сиянием. тускло-красный, как если бы Солнце поднималось с необычной стороны. Полярные сияния также возникают к полюсу от авроральной зоны в виде диффузных пятен или дуг, которые могут быть субвизуальными.
Видео северного сияния, сделанное экипажем на борту Международной космической станции
Воспроизвести медиа Эта последовательность снимков была сделана 17 сентября 2011 года с 17:22:27 до 17:45:12 по Гринвичу,. на восходящем перевале с юга Мадагаскар к северу от Австралии над Индийским океаном 
Play media Эта последовательность снимков была сделана 7 Сентябрь 2011 г. с 17:38:03 до 17:49:15 по Гринвичу,. от французских южных и антарктических земель в южной части Индийского океана до южной Австралии 
Воспроизвести мультимедиа Эта последовательность снимков было сделано 11 сентября 2011 г. с 13:45:06 до 14:01:51 по Гринвичу, с нисходящего прохода около восточной Австралии, с округлением до восходящего перевала к востоку от Новой Зеландии NOAA карты Северной Америки и Евразии 
Северной Америки 
Евразии На этих картах показана местная полуночная экваториальная граница полярного сияния при разных уровнях геомагнитной активности.. A Kp = 3 соответствует низким уровням геомагнитного поля. активность, w При этом Kp = 9 соответствует высоким уровням. Полярные сияния иногда наблюдаются на широтах ниже авроральной зоны, когда геомагнитная буря временно увеличивает авроральный овал. Сильные геомагнитные бури наиболее обычны во время пика 11-летнего цикла солнечных пятен или в течение трех лет после пика. Электрон вращается по спирали вокруг силовой линии под углом, который определяется его векторами скорости, параллельными и перпендикулярными, соответственно, локальному вектору геомагнитного поля B. Этот угол известен как "питч-угол" частицы. Расстояние или радиус электрона от силовой линии в любой момент времени называется его ларморовским радиусом. Угол наклона увеличивается по мере того, как электрон перемещается в область большей напряженности поля, ближе к атмосфере. Таким образом, некоторые частицы могут вернуться или отразиться, если перед входом в атмосферу угол становится равным 90 °, чтобы столкнуться с более плотными молекулами там. Другие частицы, которые не являются зеркальными, входят в атмосферу и вносят свой вклад в отображение полярных сияний в диапазоне высот. Другие типы полярных сияний наблюдались из космоса, например, «полярные дуги», простирающиеся к Солнцу через полярную шапку, связанные с ними «тета-сияния» и «дневные дуги» около полудня. Это относительно нечасто и плохо понимается. Происходят и другие интересные эффекты, такие как мерцающее полярное сияние, «черное сияние» и субвизуальные красные дуги. В дополнение ко всему этому, вокруг двух полярных каспов наблюдается слабое свечение (часто темно-красное), силовые линии отделяют те, которые проходят через Землю, от тех, которые уходят в хвост и закрываются на расстоянии.
Воспроизвести медиа Видео северного сияния с Международной космической станции Высоты, на которых происходят полярные сияния, были обнаружены Карлом Стёрмером и его коллегами, которые использовали камеры для триангуляции более 12 000 полярных сияний. Они обнаружили, что большая часть света излучается на высоте от 90 до 150 км над землей, а иногда распространяется и на более чем 1000 км. Сегодня изображения полярных сияний встречаются значительно чаще, чем в прошлом, из-за увеличения использования цифровых камер , имеющих достаточно высокую чувствительность. Кинопленка и цифровая экспозиция для авроральных дисплеев сопряжена с трудностями. Из-за различных цветовых спектров и временных изменений, происходящих во время экспозиции, результаты несколько непредсказуемы. Различные слои пленочной эмульсии по-разному реагируют на более низкий уровень освещенности, и выбор пленки может быть очень важным. Более длинные экспозиции накладывают быстро меняющиеся функции и часто скрывают динамические характеристики изображения. Более высокая чувствительность создает проблемы с зернистостью.
Дэвид Малин впервые применил множественную экспозицию с использованием нескольких фильтров для астрономической фотографии, рекомбинируя изображения в лаборатории для более точного воссоздания визуального отображения. Для научных исследований часто используются прокси, такие как ультрафиолет и цветокоррекция, чтобы имитировать внешний вид человека. Также используются методы прогнозирования для определения степени отображения, что является очень полезным инструментом для охотников за полярным сиянием. Наземные объекты часто находят свое отражение в изображениях полярных сияний, что делает их более доступными и более вероятными для публикации на крупных веб-сайтах. Превосходные изображения возможны со стандартной пленкой (с использованием значений ISO от 100 до 400) и однообъективной зеркальной камерой с полной диафрагмой и светосильным объективом (f1.4 50 мм, например), и выдержки от 10 до 30 секунд, в зависимости от яркости полярного сияния.
Ранние работы по построению изображений полярных сияний были выполнены в 1949 г. в Университете Саскачевана с помощью радара SCR-270.
Полярное сияние во время геомагнитной бури, которая, скорее всего, была вызвана выбросом корональной массы от Солнца 24 мая 2010 г., снято с МКС
Диффузное сияние, наблюдаемое DE -1 спутник с высокой околоземной орбиты
Эстония, 18 марта 2015 г.
Согласно Кларку (2007), есть четыре основных формы, которые можно увидеть с земли: от наименее заметного к наиболее заметному:
Различные формы Брекке (1994) также описал некоторые полярные сияния как занавески. Сходство со шторами часто усиливается складками внутри дуг. Дуги могут фрагментироваться или распадаться на отдельные, иногда быстро меняющиеся, часто с лучами части, которые могут заполнять все небо. Они также известны как дискретные полярные сияния, которые иногда достаточно ярки, чтобы читать газету ночью.
Эти формы согласуются с тем, что полярные сияния формируются магнитным полем Земли. Появление дуг, лучей, завес и корон определяется формой светящихся частей атмосферы и положением зрителя.
Полярные сияния меняются со временем. За ночь они начинают светиться и продвигаются к коронам, хотя могут и не достичь их. Они имеют тенденцию исчезать в обратном порядке.
На более коротких временных масштабах полярные сияния могут изменять свой внешний вид и интенсивность, иногда так медленно, что их трудно заметить, а иногда быстро вниз до субсекундной шкалы.. Явление пульсирующих полярных сияний является примером изменения интенсивности в течение коротких промежутков времени, обычно с периодами 2–20 секунд. Этот тип полярного сияния обычно сопровождается уменьшением пиковой высоты излучения примерно на 8 км для синего и зеленого излучения и скорости солнечного ветра выше средней (~ 500 км / с).
Кроме того, полярное сияние и связанные с ним токи производят сильное радиоизлучение около 150 кГц, известное как авроральное километровое излучение (AKR), обнаруженное в 1972 году. Ионосферное поглощение делает AKR наблюдаемым только из космоса. Также было обнаружено рентгеновское излучение, исходящее от частиц, связанных с полярными сияниями.
Аврора шум, похожий на шипение или треск, начинается примерно на 70 м (230 футов) над поверхностью Земли и вызывается заряженными частицами в инверсионном слое атмосферы, сформированном в течение холодной ночи. Заряженные частицы разряжаются, когда частицы от Солнца попадают в инверсионный слой, создавая шум.
В 2016 году более пятидесяти гражданин науки наблюдений описали то, что было для них неизвестным типом полярного сияния, которое они назвали «СТИВ » за «сильное увеличение скорости теплового излучения». Но STEVE - это не полярное сияние, а вызванное полосой горячей плазмы шириной 25 км (16 миль) на высоте 450 км (280 миль) с температурой 6000 K (5730 ° C; 10340 ° F) и течет со скоростью 6 км / с (3,7 миль / с) (по сравнению с 10 м / с (33 фута / с) за пределами ленты).
Процессы, вызывающие СТИВА, также связаны с полярным сиянием за частоколом, хотя последнее можно увидеть и без СТИВА. Это полярное сияние, потому что оно вызвано высыпанием электронов в атмосферу, но оно появляется за пределами аврорального овала, ближе к экватору, чем типичные полярные сияния. Когда северное сияние за ограждением появляется вместе со Стивом, оно находится ниже.
Полное понимание физических процессов, которые приводят к разным типам полярных сияний, все еще неполное, но основная причина связана с взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли. Различная интенсивность солнечного ветра вызывает эффекты разной величины, но включает один или несколько из следующих физических сценариев.
Луна и Аврора
Aurora australis (11 сентября 2005 г.), снятое спутником НАСА IMAGE, наложенное цифровым способом на The Blue Составное изображение мрамора. Доступна анимация, созданная с использованием тех же спутниковых данных. Детали этих явлений полностью не изучены. Очевидно, что процесс создания авроральных частиц является солнечным воздухом, питающим магнитосферу, созданием зоны и временно захваченными магнитными ловушками частиц, удерживаемых геомагнитным полем, в сочетании с ускорением частиц.
Непосредственная причина ионизации и возбуждения атмосферных, приводящих к полярным сияниям, была обнаружена в 1960 году, когда первый полет ракеты из форта Черчилль в Канаде показал поток электронов, в атмосфере сверху. С тех пор многие исследовательские группы, использующие ракеты и спутники для пересечения авроральной зоны, кропотливо и со стабильно улучшимся размером, начиная с 1960-х годов, получили обширный набор измерений. Основные выводы заключаются в том, что дуги полярных сияний и другие яркие формы из-за электронов были ускорены в течение последних 10 000 км или около того их погружения в атмосферу. Эти электроны часто, но не всегда демонстрируют пик в своем распределении энергии и предпочтительно выровнены вдоль локального направления магнитного поля. Электроны, в основном, ответственные за диффузные и пульсирующие полярные сияния, имеют, напротив, плавно падающее распределение энергии и угловое (питч-угол) распределение в пользу использования, перпендикулярных местному магнитному полю. Было обнаружено, что пульсация происходит в экваториальной точке пересечения силовых линий магнитного поля авроральной зоны или вблизи нее. Протоны также связаны с полярными сияниями, как дискретными, так и диффузными.
Полярные сияния возникают в результате излучения фотонов в верхних атмосфере Земли на высоте более 80 км (50 миль) от ионизированные атомы азот, возвращающие электроны, и атомы кислорода и молекулы на основе азота, возвращающиеся из возбужденного состояния в основное состояние. Они ионизируются или возбуждаются при столкновении частиц, выпавших в атмосфере. Могут быть задействованы как входящие электроны, так и протоны. Энергия возбуждения теряется в атмосфере при испускании фотона или приновении с другим атомом или столкновением:
Кислород необычен с точки зрения его возврата в основное состояние: может потребоваться 0,7 секунды, чтобы испустить 557,7 зеленый свет нм и до двух минут для красного излучения 630,0 нм. Столкновения с другими атомами или молекулами поглощают энергию, препятствуя излучению, этот процесс называется тушением при столкновении. Воздействие кислорода на низкую плотность энергии. Преобразование становится более частым, распространяясь через атмосферу из-за увеличения плотности, так что красные выбросы не успевают произойти, и в результате предотвращается даже излучение зеленого света. Вот почему существует разница в цвете с высотой; на больших высотах преобладает красный кислород, затем кислородный зеленый и азотный синий / пурпурный / красный, а затем, наконец, азотный синий / фиолетовый / красный, когда столкновение не допускает кислороду что-либо испускать. Зеленый - самый распространенный цвет. Затем идет розовый, смесь светло-зеленого и красного, затем чистого красного, затем желтая (смесь красного и чистого) и, наконец, синий.
Яркие полярные сияния обычно связаны с токами Биркеланда (Schield et al., 1969; Zmuda and Armstrong, 1973), которые стекают в ионосфера с одной стороны полюса и вне - с другой. Между ними, часть тока проходит напрямую через слой E ионосферы (125 км); остальная часть («область 2») уходит, снова уходя через силовые линии ближе к экватору и замыкаясь за счет «частичного кольцевого тока», переносимого магнитно захваченной плазмой. Ионосфера является омическим проводником, поэтому некоторые считают, что для таких токов требуется управляющее напряжение, которое может подавать динамо-механизм, который еще не определен. Зонды электрического поля на орбите над полярной шапкой показывают порядок 40 000 вольт, повышающиеся до более чем 200 000 вольт во время сильных магнитных бурь. Согласно другой интерпретации, токи прямым результатом ускорения электронов в среде за счет взаимодействия частиц и частиц.
Сопротивление ионосферы имеет сложную природу и приводит к вторичному течению холловского тока. По странному повороту физики магнитное возмущение на земле из-за основного тока почти нейтрализуется, поэтому большая часть наблюдаемого полярного сияния происходит из-за вторичного тока, аврорального электроджета. Индекс полярных сияний (измеряемый в нанотеслах) регулярно выводится из наземных данных и общей мерой авроральной активности. Кристиан Биркеланд пришел к выводу, что токи текли в направлении восток-запад вдоль дуги полярных сияний, и такие токи, текущие с дневной стороны к (приблизительно) полуночи, позже были названы «авроральными электроджетами» (см. Также. Биркеланд токов ).
Земля постоянно погружена в солнечный ветер, разреженный поток намагниченной горячей плазмы (газ свободных электронов и положительных ионы), излучаемые Солнцем во всех направлениях в в результате двухмиллионной температуры самого внешнего слоя Солнца, короны. Спокойный солнечный ветер достигает Земли со скоростью, как правило, около 400 км / с, плотностью около 5 первых / см и напряженностью магнитного поля около 2–5 нТл (для сравнения, поле поверхности Земли обычно составляет 30 000–50 000 нТл). В частности, во время магнитных бурь потоки могут быть в несколько раз быстрее; межпланетное магнитное поле (IMF) также может быть намного сильнее. Джоан Фейнман в 1970-х годах пришла к выводу, что долгосрочные средние значения скорости солнечного ветра коррелируют с геомагнитной активностью. Ее работа была основана на данных, собранных космическим кораблем Explorer 33. Солнечный ветер и магнитосфера состоят из плазмы (ионизированный газ), который проводит электричество. Хорошо известно (начиная с работы Майкла Фарадея около 1830 года), что, когда электрический проводник помещается в магнитное поле, относительное движение происходит в направлении, в котором проводник пересекает (или перерезается), электрический ток индуцируется внутри проводника, а не вдоль линий магнитного поля. Сила тока зависит от а) скорости относительного движения, б) силы магнитного поля, в) количества проводников, соединенных вместе и г) расстояния между проводником и магнитным полем, в то время как направление потока зависит от направления относительного движения. Динамо используют этот базовый процесс («эффект динамо »), все проводники, твердые или другие, подвергаются такому воздействию, включая плазму и жидкость. ММП возникает на Солнце, связанном с пятнами, и его силовые линии (силовые линии) уносятся солнечным ветром. Одно это могло бы выстроить их в линию в направлении Солнце-Земля, но вращение Солнца наклоняет к Земле на 45 градусов, образуя спираль в плоскости эклиптики), известную как спираль Паркера. Поэтому силовые линии, проходящие через Землю, обычно в какое-то время связаны с линиями, близкими к западному краю («краю») видимого Солнца. Солнечный ветер и магнитосфера, создаваемые двумя электрическими проводящими жидкостями, находящимися в относительном движении, в принципе должны иметь возможность генерировать электрические токи за счет действия динамо и потока из потока солнечного ветра. Однако этот процесс мешает тот факт, что плазма легко проводит вдоль силовых линий магнитного поля, но не перпендикулярно им. Энергия более эффективно передается за счет временной магнитной связи между силовыми линиями солнечного ветра и магнитосферы. Неудивительно, что этот процесс известен как магнитное пересоединение. Как уже упоминалось, это наиболее легко, когда межпланетное поле направленного на юг, в направлении, аналогичном геомагнитному полю во внутренних областях, как северного магнитного полюса, так и южного магнитного полюса.
Схема магнитосферы ЗемлиПолярные сияния более частой и ярче во время интенсивной фазы солнечного цикла, когда выбросы корональной массы увеличивают интенсивность солнечного ветра.
Земля магнитосфера формируется под воздействием солнечного ветра на магнитное поле Земли. Это создает препятствие для потока, отклоняя его на среднем расстоянии около 70000 км (11 радиусов Земли или Re), создавая головную ударную волну от 12000 км до 15000 км (от 1,9 до 2,4 Re) выше по течению.. Ширина магнитеры относительно Земли обычно составляет 190 000 км (30 Re), а на ночной стороне длинный «хвост магнитосферы» из вытянутых силовых линий простирается на большие расстояния (>200 Re). Магнитосфера высоких широт заполняется плазмой, когда солнечный ветер проходит над Землей. Поток плазмы в магнитосферу с дополнительной турбулентностью, плотностью и скоростью солнечного ветра. Этому потоку способствует южный компонент ММП, который может напрямую соединяться с силовыми линиями высокоширотного геомагнитного поля. Картина потока магнитосферной плазмы в основном идет от хвоста магнитосферы к Земле, вокруг Земли и обратно в солнечный ветер через магнитопаузу на дневной стороне. Помимо движения перпендикулярно магнитному полю Земли, некоторая магнитосферная плазма движется вниз вдоль силовых линий магнитного поля Земли, приобретает дополнительную энергию и теряет ее в атмосфере в полярных сияний. Куспиды магнитосферы, отделяющие силовые линии геомагнитного поля, проходящие через Землю от близких на расстоянии, позволяют небольшому количеству солнечного ветра напрямую достичь верхних слоев атмосферы, создавая авроральное свечение. 26 февраля 2008 г. зонды THEMIS смогли впервые определить триггерное событие для начала магнитосферных суббурь. Два из пяти зондов, расположенных примерно на одной трети расстояния до Луны, измерили события, предполагающие событие магнитного пересоединения за 96 секунд до усиления полярных сияний. часто в месяцы около равноденствий. Это не совсем понятно, но геомагнитные бури могут меняться в зависимости от времен года на Земле. Следует учитывать два фактора: наклон оси Солнца и оси Земли к плоскости эклиптики. Поскольку Земля вращается по орбите в течение года, она испытывает межпланетное магнитное поле (ММП) с разных широт Солнца, которое наклонено на 8 градусов. Точно так же наклон оси Земли на 23 градуса, вокруг которой вращается геомагнитный полюс с суточным ходом, изменяет среднесуточный угол, который геомагнитное поле представляет падающему ММП в течение года. Сочетание этих факторов может привести к незначительным циклическим изменениям в деталях, которые ММП связывает с магнитосферой. В свою очередь, это влияет на среднюю вероятность открытия двери, через которую энергия солнечного ветра может достигать внутренней магнитосферы Земли и тем самым усиливать полярные сияния.
Электроны, ответственные за самые яркие формы полярного сияния, хорошо объясняются их ускорением в динамических электрических полях плазменной турбулентности, возникающей во время высыпания из магнитосферы в авроральную атмосферу. Напротив, статические электрические поля не могут передавать энергию электронам из-за своей консервативной природы. Электроны и ионы, вызывающие диффузное сияние, похоже, не ускоряются во время высыпаний. Увеличение силы силовых линий магнитного поля по направлению к Земле создает «магнитное зеркало», которое поворачивает назад многие из нисходящих электронов. Яркие формы полярных сияний возникают, когда ускорение вниз не только увеличивает энергию высыпающихся электронов, но и уменьшает их питч-углы (угол между скоростью электронов и локальным вектором магнитного поля). Это значительно увеличивает скорость передачи энергии в атмосферу и, следовательно, скорость ионизации, возбуждения и последующего излучения аврорального света. Ускорение также увеличивает электронный ток, протекающий между атмосферой и магнитосферой.
Одна ранняя теория, предложенная для ускорения авроральных электронов, основана на предполагаемом статическом или квазистатическом электрическом поле, создающем однонаправленное падение потенциала. Не упоминается ни необходимый объемный заряд, ни эквипотенциальное распределение, и они еще предстоит уточнить, чтобы понятие ускорения двойными слоями было достоверным. По сути, уравнение Пуассона указывает, что не может быть конфигурации заряда, приводящей к чистому падению потенциала. Тем не менее, необъяснимо, но некоторые авторы все еще называют квазистатические параллельные электрические поля чистыми ускорителями авроральных электронов, ссылаясь на интерпретации кратковременных наблюдений полей и частиц как подтверждающие эту теорию как твердый факт. В другом примере мало обоснований для утверждения: «Наблюдения FAST демонстрируют подробное количественное согласие между измеренными электрическими потенциалами и энергиями ионного пучка …, не оставляя сомнений в том, что параллельные падения потенциала являются доминирующим источником. ускорение авроральной частицы ».
Другая теория основана на ускорении за счет резонанса Ландау в турбулентных электрических полях области ускорения. Этот процесс, по сути, тот же, что используется в лабораториях термоядерного синтеза плазмы по всему миру, и, по-видимому, хорошо способен объяснить в принципе большинство, если не все, детальные свойства электронов, ответственных за самые яркие формы полярных сияний, выше, ниже и внутри. область ускорения.
команда МКС, озеро Маникуаган видно слева внизу Были предложены и другие механизмы, в частности, волны Альфвена, волновые режимы, включающие магнитное поле, впервые отмеченное Ханнесом Альфвеном (1942), которое наблюдалось в лаборатории и в космосе. Вопрос в том, могут ли эти волны быть просто другим способом взглянуть на описанный выше процесс, потому что этот подход не указывает на другую энергию, и многие объемы плазмы также могут быть источником в терминах альфвеновских волн. В полярном сиянии участвуют и другие процессы, и многое еще предстоит узнать. Авроральные электроны, создаваемые большими геомагнитными бурями, часто, кажется, имеют энергию ниже 1 кэВ и останавливаются выше, около 200 км. Такие низкие энергии возбуждают в основном красную линию кислорода. С другой стороны, что они могут быть «перетеканием» вдоль силовых линий магнитного поля обильного «кольцевого тока», ускоряют в такие моменты в результате процессов отличается от описанных выше. Некоторые ионы O + («коники») также по-разному ускоряются плазменными процессами, связанными с полярным сиянием. Эти ионы ускоряются плазменными волнами в направлениях, в основном перпендикулярными силовыми линиями. Следовательно, они начинают движение в своих «зеркальных точках» и могут двигаться вверх. По мере того как они это делают, «зеркальный эффект» преобразует их направления движения: от перпендикулярного к силовой линии до конуса вокруг нее, который постепенно сужается, становясь все более параллельным на больших расстояниях, где поле намного слабее.
Обнаружение в 2017 г. японского дневника 1770 года, в котором запечатлены полярные сияния над древней японской столицей Киото, предполагает, что шторм мог быть на 7% больше, чем событие Кэррингтона, которое затронуло телеграфные сети.
полярные сияния, возникшие в результате "великой геомагнитной бури " 28 августа и 2 сентября 1859 г., однако, считаются самыми зрелищными в новейшей зарегистрированной истории. В статье для Королевского общества от 21 ноября 1861 года Бальфур Стюарт описал оба авроральных событий, задокументированных самозаписывающимся магнитографом в обсерватории Кью и установил связь между авроральной бурей 2 сентября 1859 г. г. и онкой Кэррингтона -Ходжсона, когда он заметил, что «не исключено предположить, что в этом случае наше светило было снято с места действия». Второе авроральное событие, которое произошло 2 сентября 1859 г. в результате исключительно интенсивного белого света Кэррингтона-Ходжсона солнечной вспышки 1 сентября 1859 г., вызвало полярные сияния, широко распространенные и необычайно яркие, они были видны и видны. сообщалось в опубликованных научных измерениях, судовых журналах и газетах в США, Европе, Японии и Австралии. The New York Times сообщила, что в Бостоне в пятницу, 2 сентября 1859 года, полярное сияние было «настолько ярким, что примерно в час дня обычную печать можно было прочитать при свете». В час ночи по восточному стандартному времени в пятницу, 2 сентября, было бы 6:00 по Гринвичу, и самозаписывающий магнитограф в обсерватории Кью регистрировал геомагнитную бурю <238.>, которому тогда был один час, во всей его интенсивности. Между 1859 и 1862 годами Элиас Лумис опубликовал серию из девяти статей о Большой выставке полярных сияний 1859 года в American Journal of Science, где он собрал всемирные отчеты о авроральное событие.
Считается, что это полярное сияние было создано одним из самых интенсивных корональных выбросов в истории. Он примечателен еще и тем, что впервые однозначно увязаны явления авроральной активности и электричества. Это понимание стало возможным не только благодаря научным измерениям на магнитометре той эпохи, но также и в результате значительной части 125000 миль (201000 км) телеграфных линий тогда в обслуживание было значительно нарушено на много часов во время шторма. Некоторые телеграфные линии, однако, имели подходящую длину и ориентацию, чтобы производить достаточный геомагнитно-индуцированный ток из электромагнитного поля, чтобы обеспечить непрерывную связь с источниками питания телеграфного оператора. выключен. Следующий разговор произошел между двумя операторами American Telegraph Line между Бостоном и Портлендом, штат Мэн, в ночь на 2 сентября 1859 года, о чем было сообщено в Boston Traveler:
Бостонский оператор (оператору Портленда): «Пожалуйста, отключите батарею [источник питания] на пятнадцать минут».. Оператор Портленда: «Сделаю это. Теперь он отключен».. Бостон: «Моя отключена, и мы работаем с авроральным током. Как вы принимаете мои письма?». Портленд: «Лучше, чем с включенными батареями. - Ток приходит и уходит постепенно. ". Бостон: " Мой ток временами очень сильный, и мы можем лучше работать без батареек, так как северное сияние, кажется, поочередно нейтрализует и усиливает наши батареи, делая ток временами слишком сильный для наших релейных магнитов. Предположим, мы будем работать без батарей, пока у нас возникнет эта проблема ».. Портленд: « Хорошо. Могу я продолжить свои дела? ». Бостон: «Да. Вперед. "
Разговор велся около двух часов без использования батареи питания и работы исключительно с током, вызванным полярным сиянием, и было сказано, что это было впервые. запишите, что таким образом было передано более одного или двух слов. Такие события привели к общему выводу, что
влияние полярных сияний на электрический телеграф обычно заключается в увеличении или уменьшении электрического тока, генерируемого при работе с проводами. оно полностью нейтрализует их, так что, по сути, в них не может быть обнаружена жидкость [ток]. Северное сияние, кажется, состоит из массы электрической материи, во всех отношениях напоминающей ту, что генерируется гальванической батареей. Токи от него происходят изменения, идущие по проводам, и затем исчезающая масса северного сияния катится с горизонта к зениту.
Аврора описывалась греком исследователь Пифей в 4 веке до нашей эры. Сенека писал о полярных сияниях в первой книге своего Naturales Quaestiones, классифицируя их, например, как pithaei («бочкообразные»); chasmata («пропасть»); pogoniae («бородатый»); cyparissae («подобные кипарисовым деревьям») и описывая их многообразие цветов. Он писал о том, были ли они выше или ниже облаков, и напомнил, что при Тиберии над портовым городом Остия сформировалось сияние, которое было настолько интенсивным и Красный, что армия, стоявшая поблизости для пожарной охраны, скакала на помощь. Было высказано предположение, что Плиний Старший изобразил северное сияние в своей Естественной истории, когда он ссылается на трабы, хазму, «падающее красное пламя» и «дневной свет в ночи».
История Китая имеет богатые и, возможно, самые старые записи о северном сиянии. Осенью около 2000 г. до н.э., согласно легенде, молодая женщина по имени Фубао сидела одна в пустыне у залива, когда внезапно появилась «волшебная полоса света», похожая на «движущиеся облака и текущую воду», превратившись в яркий нимб вокруг Большой Медведицы, который каскадом излучал бледный серебряный блеск, освещая землю и заставляя формы и тени казаться живыми. Под влиянием этого зрелища Фубао забеременела и родила песню Императора Сюаньюань, известного как основоположник китайской культуры и предок всего китайского народа. 146>Шанхайцзин, существо по имени Шилонг описывается как красный дракон, сияющий в ночном небе, с телом длиной в тысячу миль. В древние времена у китайцев не было фиксированного слова для обозначения полярного сияния, поэтому он был назван в соответствии с различными формами полярного сияния, такими как «Небесная собака (« 天狗 »)», «Звезда меча / ножа (« 刀 星 »)», «Знамя Чию (« 蚩尤 旗 »)», » Открытые глаза неба («天 开眼») »и« Звезды, похожие на дождь («星 陨 如雨») ».
В японском фольклоре, фазаны считались посланниками с небес. Однако исследователи из Японского университета перспективных исследований и Национального института полярных исследований заявили в марте 2020 года, что красные хвосты фазана, засвидетельствованные в ночном небе над Японией в 620 году нашей эры, могут быть красным полярным сиянием, образовавшимся во время магнитной бури.
Австралийские аборигены ассоциировали полярные сияния (которые в основном расположены низко над горизонтом и преимущественно красные) с огнем. В традициях австралийских аборигенов австралийское сияние обычно ассоциируется с огнем. Например, народ Гундитжмара западной Виктории называли полярные сияния puae buae («пепел»), а гунаи восточной Виктории воспринимали полярные сияния как лесные пожары в духовном мире. Диери жители Южной Австралии говорят, что полярное сияние - это кутчи, злой дух, создающий большой огонь. Точно так же народ нгарринджери из Южной Австралии относит полярные сияния, наблюдаемые над островом Кенгуру, как костры духов в «Стране мертвых». Аборигены юго-запада Квинсленда верят, что полярные сияния - это огни Оола Пикка, призрачных духов, которые разговаривали с людьми через полярные сияния. Священный закон запрещал никому, кроме старейшин-мужчин, смотреть или интерпретировать послания предков, которые, по их мнению, передавались через полярное сияние.
Мифология Булфинча рассказывает, что в скандинавской мифологии доспехи Валькириор «излучает странный мерцающий свет, который вспыхивает над северным небом, создавая то, что люди называют« северным сиянием »или« северным сиянием »». Похоже, что в древнескандинавской литературе нет доказательств, подтверждающих это утверждение. Первое древнескандинавское сообщение о норрлйосе встречается в норвежской хронике Konungs Skuggsjá от 1230 г. н.э. Летописец слышал об этом явлении от соотечественников, вернувшихся из Гренландии, и дает три возможных объяснения. : что океан был окружен огромными пожарами; что солнечные вспышки могут достигать всего мира своей ночной стороной; или что ледники могли накапливать энергию, чтобы в конечном итоге они стали флуоресцентными.
В 1778 г. Бенджамин Франклин теоретизировал в своей статье «Северное сияние, предположения и предположения для формирования гипотезы для его объяснения», что полярное сияние было вызвано концентрацией электрического заряда в полярных регионах, усиленной снегом и влажностью в воздухе: 565>Тогда не должно быть большого количества электричества, принесенного в полярные области облаками, которые там конденсируются и упадут в снег, и это электричество войдет в землю, но не сможет проникнуть сквозь лед; пусть это не так, я говорю (как переполненная бутылка) прорываются через эту низкую атмосферу и бегут в вакууме по воздуху к экватор, расходящийся по мере увеличения градуса долготы, отчетливо видимый в наиболее плотных местах и становящийся менее заметным по мере того, как расходится больше; пока он не найдет проход на Землю в более умеренном климате или не смешается с верхним воздухом?
— Бенджамин ФранклинНаблюдения за ритмичным движением стрелок компаса из-за влияния полярного сияния были подтверждены в шведском городе из Упсалы от Андерса Цельсия и Улофа Хиортера. В 1741 году Хиортеру удалось связать большие магнитные колебания с полярным сиянием, наблюдаемым над головой. Эти данные помогли поддержать их теорию о том, что «магнитные бури» ответственны за такие колебания компаса.
Картина Черча 1865 года Северное сияние Множество индейских мифов окружают зрелище. Европейский исследователь Сэмюэл Херн путешествовал с Чипевиан Дене в 1771 году и записал их взгляды на эд-тон («карибу»). По словам Хирна, люди дене видели сходство между полярным сиянием и искрами, возникающими, когда гладят мех карибу. Они верили, что огни были духами их умерших друзей, танцующих в небе, и когда они ярко светили, это означало, что их умершие друзья были очень счастливы.
Ночью после битвы при Фредериксбурге, с поля боя было видно северное сияние. Армия Конфедерации восприняла это как знак того, что Бог был на их стороне, поскольку огни редко видели так далеко на юге. Картина Aurora Borealis художника Фредерика Эдвина Черча широко интерпретируется как изображение конфликта Гражданской войны в США.
. Британский источник середины XIX века утверждает, что полярные сияния были редкостью. возникновение до 18 века. Он цитирует Галлея, который сказал, что до полярного сияния 1716 года такое явление не регистрировалось более 80 лет, и никаких последствий с 1574 года. В нем говорится, что в Транзакциях не зафиксировано никаких явлений. Французской академии наук между 1666 и 1716 годами. И то одно сияние, зарегистрированное в Берлинском сборнике за 1797 год, было названо очень редким событием. Один из них, наблюдаемый в 1723 году в Болонье, был признан первым, увиденным там. Цельсий (1733) утверждает, что самые старые жители Уппсалы считали это явление большой редкостью до 1716 года. Период между 1645 и 1715 годами соответствует минимуму Маундера в активность солнечных пятен.
Именно норвежский ученый Кристиан Биркеланд в начале 1900-х годов заложил основу нашего нынешнего понимания геомагнетизма и полярных сияний.
Юпитер полярное сияние; крайнее левое яркое пятно магнитно соединяется с Ио ; пятна внизу изображения ведут к Ганимеду и Европе.
, полярному сиянию высоко над северной частью Сатурна; Снимок сделан с космического корабля Кассини. В фильме показаны изображения из 81 часа наблюдений за полярным сиянием Сатурна И Юпитер, и Сатурн имеют магнитные поля, которые сильнее, чем у Земли (сила экваториального поля Юпитера составляет 4,3 гаусса по сравнению с 0,3 гаусса для Земли), и оба имеют обширные радиационные пояса. Полярные сияния наблюдались на обеих газовых планетах, наиболее отчетливо с помощью космического телескопа Хаббл, космических аппаратов Кассини и Галилео, а также на Уране. и Нептун.
Полярные сияния на Сатурне, как и на Земле, питаются солнечным ветром. Однако полярные сияния Юпитера более сложны. Главный авроральный овал Юпитера связан с плазмой, производимой вулканической луной, Ио, и переносом этой плазмы в магнитосфере планеты. Неопределенная часть полярных сияний Юпитера вызвана солнечным ветром. Кроме того, луны, особенно Ио, также являются мощными источниками полярного сияния. Они возникают из-за электрических токов вдоль силовых линий («продольные токи»), генерируемых динамо-механизмом из-за относительного движения между вращающейся планетой и движущейся луной. Ио, которая имеет активный вулканизм и ионосферу, является особенно сильным источником, и его токи также генерируют радиоизлучения, которые изучаются с 1955 года. С помощью космического телескопа Хаббла можно увидеть полярные сияния над Ио, Европой и Ганимедом. все наблюдались.
Полярные сияния также наблюдались на Венере и Марсе. У Венеры нет магнитного поля, поэтому венерианские полярные сияния выглядят как яркие и диффузные пятна различной формы и интенсивности, иногда распределенные по всему диску планеты. Полярное сияние на Венере возникает, когда электроны солнечного ветра сталкиваются с ночной атмосферой.
Полярное сияние было обнаружено на Марсе 14 августа 2004 г. прибором SPICAM на борту Mars Express. Полярное сияние находилось в Терра Киммерия, в районе 177 ° восточной долготы, 52 ° южной широты. Общий размер эмиссионной области составлял около 30 км в поперечнике и, возможно, около 8 км в высоту. Проанализировав карту магнитных аномалий земной коры, составленную на основе данных Mars Global Surveyor, ученые обнаружили, что область выбросов соответствует области, где локализовано самое сильное магнитное поле. Эта корреляция показала, что источником светового излучения был поток электронов, движущихся вдоль магнитных линий коры и возбуждающих верхнюю атмосферу Марса.
Были обнаружены первые в истории внесолнечные полярные сияния. в июле 2015 г. над звездой коричневый карлик LSR J1835 + 3259. Было обнаружено, что в основном красное полярное сияние в миллион раз ярче, чем северное сияние, в результате взаимодействия заряженных частиц с водородом в атмосфере. Было высказано предположение, что звездные ветры могут срывать материал с поверхности коричневого карлика, чтобы произвести свои собственные электроны. Другое возможное объяснение полярных сияний заключается в том, что еще не обнаруженное тело вокруг карликовой звезды испускает материал, как в случае с Юпитером и его спутником Ио.
Астрономический портал 
Метеорологический портал  | Викискладе есть материалы, связанные с Авророй. |
 | Викицитатник имеет цитаты, связанные с: Аврора |
 | У Wikivoyage есть путеводитель по Северному сиянию. |
