ПОЛЯ́РНОЕ СИЯ́НИЕ

Полярное сияние.

ПОЛЯ́РНОЕ СИЯ́НИЕ, све­че­ние верх­них сло­ёв ат­мо­сфе­ры, воз­ни­каю­щее в ре­зуль­та­те взаи­мо­дей­ст­вия час­тиц сол­неч­но­го вет­ра с маг­ни­то­сфе­рой пла­не­ты. Ре­гу­ляр­но на­блю­да­ет­ся на Зем­ле, за­ре­ги­ст­ри­ро­ва­но на Юпи­те­ре, Са­тур­не, Ура­не и Неп­ту­не. За­ря­жен­ные час­ти­цы сол­неч­но­го вет­ра дви­жут­ся к пла­не­те вдоль си­ло­вых ли­ний маг­нит­но­го по­ля из рас­по­ло­жен­но­го в ок­ре­ст­но­стях пла­не­ты плаз­мен­но­го слоя. Про­ек­ция плаз­мен­но­го слоя на по­верх­ность пла­не­ты име­ет фор­му ко­лец (на­зы­вае­мых ав­ро­раль­ны­ми ова­ла­ми), ок­ру­жаю­щих юж. и сев. маг­нит­ные по­лю­сы пла­не­ты.

На Зем­ле диа­метр ав­ро­раль­ных ова­лов при сред­ней сол­неч­ной ак­тив­но­сти со­став­ля­ет ок. 3000 км. На днев­ной сто­ро­не Зем­ли внеш­няя гра­ни­ца этой зо­ны от­сто­ит от маг­нит­но­го по­лю­са на 10–16° ши­ро­ты, на ноч­ной – на 20–23°. Т. к. маг­нит­ные по­лю­сы Зем­ли не сов­па­да­ют с гео­гра­фи­че­ски­ми (от­ли­чие со­став­ля­ет ок. 11,5° по ши­ро­те), П. с. обыч­но на­блю­да­ют­ся в об­лас­ти 67–70° ши­ро­ты, а в пе­рио­ды вы­со­кой сол­неч­ной ак­тив­но­сти и маг­нит­ных бурь – ещё на 20–25° бли­же к эк­ва­то­ру. В Сев. по­лу­ша­рии П. с. на­зы­ва­ют так­же се­вер­ным сия­ни­ем, а в Юж. по­лу­ша­рии – юж­ным.

Столк­но­ве­ние вы­со­ко­энер­гич­ных час­тиц плаз­мен­но­го слоя с верх­ни­ми слоя­ми ат­мо­сфе­ры вы­зы­ва­ет лю­ми­нес­цен­цию ато­мов и мо­ле­кул воз­ду­ха – они пе­ре­хо­дят в воз­бу­ж­дён­ное со­стоя­ние и из­лу­ча­ют в ви­ди­мом диа­па­зо­не. Это и вы­зыва­ет по­яв­ле­ние на­блю­дае­мых гла­зом П. с. Цвет П. с. в зна­чит. сте­пе­ни оп­ре­де­ля­ет­ся вы­со­той его по­яв­ле­ния: на вы­со­тах 200–400 км на­блю­да­ют зе­лё­ное и жёл­тое све­че­ние ки­сло­ро­да, на вы­со­те ок. 110 км со­вме­ст­ное све­че­ние ки­сло­ро­да и азо­та да­ёт крас­ный и фио­ле­то­вый цве­та П. с. Из­лу­че­ние во­до­ро­да так­же влия­ет на П. с. Мак­си­маль­ной за­ре­ги­стри­ро­ван­ной вы­со­той по­яв­ле­ния П. с. на Зем­ле счи­та­ет­ся 1130 км, ми­ни­маль­ной – 60 км. Спек­тры лю­ми­нес­цен­ции П. с. на др. пла­не­тах Сол­неч­ной сис­те­мы за­ви­сят от со­ста­ва ат­мо­сфер пла­нет. Так, на Юпи­те­ре осн. газ, соз­даю­щий П. с., – во­до­род.

При на­блю­де­нии с по­верх­но­сти Зем­ли П. с. име­ют раз­но­об­раз­ные фор­мы. Как пра­ви­ло, све­че­ние на­чи­на­ет­ся в ви­де од­но­род­ной ду­ги без лу­чи­стой струк­ту­ры: её яр­кость мо­жет быть по­сто­ян­ной или из­ме­няю­щей­ся (пуль­си­рую­щей) с пе­рио­дом бо­лее ми­ну­ты. При воз­рас­та­нии яр­ко­сти П. с. в нём воз­ни­ка­ют лучи (т. н. дра­при – оп­тич. эф­фект, на­по­ми­наю­щий дра­пи­ров­ку гар­ди­на­ми), вспо­ло­хи, пят­на, пуль­си­рую­щие лу­чи­стые ду­ги или «ко­ро­ны» (лу­чи, схо­дя­щие­ся к вер­ши­не).

Ин­тен­сив­ность све­че­ния П. с. обыч­но вы­ра­жа­ют в бал­лах по ме­ж­ду­нар. шка­ле. Сла­бые П. с., яр­кость ко­то­рых при­бли­жа­ет­ся к яр­ко­сти Млеч­но­го Пу­ти, оце­ни­ва­ют­ся в 1 балл; П. с., яр­кость ко­то­рых ана­ло­гич­на яр­ко­сти тон­ких пе­ри­стых об­ла­ков, ос­ве­щае­мых Лу­ной, оце­ни­ва­ют­ся в 2 бал­ла; то же для ку­че­вых об­ла­ков – в 3 бал­ла; П. с., яр­кость све­че­ния ко­то­рых со­от­вет­ст­ву­ет све­ту пол­ной Лу­ны, оце­ни­ва­ют­ся в 4 бал­ла. П. с. мо­гут про­дол­жать­ся от де­сят­ков ми­нут до не­сколь­ких су­ток и воз­ни­ка­ют ча­ще все­го вес­ной и осе­нью (наи­бо­лее ве­ро­ят­но – в пе­рио­ды ве­сен­не­го и осен­не­го рав­но­ден­ст­вий). Энер­гия, вы­де­ляе­мая за не­про­дол­жи­тель­ное вре­мя при П. с., срав­ни­ма по ве­ли­чи­не с энер­ги­ей, вы­де­ляе­мой при зем­ле­тря­се­нии.

На ос­но­ве боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва на­блю­де­ний в Арк­ти­ке ус­та­нов­ле­ны гео­гра­фич. за­ко­но­мер­но­сти по­явле­ния П. с. Оп­ре­де­ле­на от­но­сит. час­то­та их воз­ник­но­ве­ния в ка­ж­дой кон­крет­ной точ­ке Зем­ли, из­ме­ряе­мая в ср. ко­ли­че­ст­ве су­ток по­яв­ле­ния П. с. за год. Ли­нии, со­еди­няю­щие точ­ки с рав­ной час­то­той воз­ник­но­ве­ния П. с., на­зы­ва­ют изо­хаз­ма­ми. По фор­ме эти ли­нии на­по­ми­на­ют не­сколь­ко де­фор­ми­ро­ван­ные ок­руж­но­сти, центр ко­то­рых поч­ти сов­па­да­ет с сев. маг­нит­ным по­лю­сом Зем­ли. Изо­хаз­ма макс. час­то­ты по­яв­ле­ния П. с. в Сев. по­лу­ша­рии про­хо­дит че­рез Гуд­зо­нов зал., Аля­ску, Боль­шое Мед­ве­жье оз., Грен­лан­дию и Ис­лан­дию, се­вер Нор­ве­гии и Си­бирь; в Юж. по­лу­ша­рии есть ана­ло­гич­ная ан­тарк­ти­че­ская изо­хаз­ма.

Во вре­мя гео­маг­нит­ных воз­му­ще­ний на вы­со­тах 100–130 км в зо­не П. с. на­блю­да­ют­ся по­ляр­ные ра­дио­от­ра­же­ния (ра­дио­ав­ро­ра) – рас­сея­ние УКВ не­од­но­род­ной ио­ни­зо­ван­ной сре­дой. С их по­мо­щью мож­но ре­ги­ст­ри­ро­вать сла­бые диф­фуз­ные П. с., не на­блю­дае­мые оп­тич. ме­то­да­ми. При­чи­на воз­ник­но­ве­ния по­ляр­ных ра­дио­от­ра­же­ний та же, что и П. с. (втор­же­ние за­ря­жен­ных час­тиц из маг­ни­то­сфе­ры в ио­но­сфе­ру вбли­зи по­лю­сов), од­на­ко для их по­яв­ле­ния не­об­хо­ди­мо так­же на­ли­чие ио­но­сфер­но­го элек­трич. по­ля, на­пря­жён­ность ко­то­ро­го дос­та­точ­на для соз­да­ния со­от­вет­ст­вую­щих не­од­но­род­но­стей в ио­но­сфе­ре.