Природа создаёт зрелища, перед которыми человеческое воображение пасует – сколько бы технологий мы ни накопили, некоторые явления по-прежнему вызывают искреннее изумление. Среди всего многообразия природных феноменов особое место занимают те, что разворачиваются прямо на небосводе и не требуют ни телескопа, ни специального оборудования для наблюдения. Северное сияние – одно из таких явлений: оно притягивает людей со всего света в полярные регионы, заставляет часами стоять на морозе и нередко меняет представление о том, чем способна удивить наша планета. За этим захватывающим световым представлением стоит сложнейшая физика взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли. Наука давно объяснила механизм этого явления, однако знание причин нисколько не умаляет его красоты. Предлагаем вам двенадцать фактов о северном сиянии – небесном феномене, который завораживает людей уже тысячи лет.
- Северное сияние возникает в результате столкновения заряженных частиц солнечного ветра с молекулами земной атмосферы на высоте от 80 до 300 километров над поверхностью. Солнечный ветер – непрерывный поток электронов и протонов, испускаемых Солнцем, – достигает Земли примерно за два-три дня после выброса с поверхности звезды. Магнитное поле нашей планеты отклоняет большую часть этих частиц, однако вблизи полюсов, где силовые линии поля входят в атмосферу почти вертикально, частицы проникают глубоко внутрь и возбуждают атомы газов. Именно этот процесс возбуждения и последующего возвращения атомов в исходное состояние сопровождается излучением света – того самого, что мы видим в небе.
- Цвет сияния определяется составом атмосферных газов и высотой, на которой происходит столкновение частиц. Зелёный – наиболее распространённый оттенок – возникает при возбуждении атомов кислорода на высоте от 100 до 150 километров и является именно тем цветом, который человеческий глаз воспринимает лучше всего в условиях слабой освещённости. На больших высотах – от 200 до 300 километров – тот же кислород даёт редкий красный цвет, а молекулы азота на малых высотах создают синие и фиолетовые оттенки. Сочетание нескольких газов и разных высот одновременно порождает многоцветные занавесы, которые нередко переходят один в другой плавными волнами.
- Научное название этого явления – «аврора бореалис» – дал ему итальянский учёный Галилео Галилей в 1619 году, соединив имя римской богини рассвета Авроры и греческое слово «boreas», означающее северный ветер. Аналогичное явление в южном полушарии называется «аврора аустралис» и наблюдается над Антарктидой и прилегающими районами океана. Оба феномена симметричны и происходят одновременно – это было подтверждено спутниковыми наблюдениями в конце XX века. При мощных магнитных бурях сияние можно наблюдать одновременно в обоих полушариях в зеркально идентичных точках относительно магнитных полюсов.
- Активность северного сияния подчиняется одиннадцатилетнему циклу солнечной активности. В период солнечного максимума – когда на поверхности Солнца особенно много пятен и вспышек – количество и яркость полярных сияний резко возрастают. Во время солнечного минимума картина становится куда скромнее, а наблюдения – менее предсказуемыми и зрелищными. Последний солнечный максимум пришёлся примерно на 2024–2025 годы, и именно в этот период сияния фиксировались значительно южнее обычного – в том числе над центральными районами Европы и даже северными штатами США.
- Самые мощные вспышки на Солнце порождают геомагнитные бури, во время которых сияние можно наблюдать на необычно низких широтах. Так называемое «Каррингтонское событие» 1859 года – сильнейшая из зарегистрированных геомагнитных бурь – породило сияния, видимые вплоть до тропиков: их наблюдали в Карибском бассейне, Центральной Америке и даже на Гавайях. Телеграфные аппараты того времени выходили из строя, операторы получали удары тока, а некоторые линии продолжали работать даже после отключения от источников питания – за счёт индуцированных токов. Если бы подобная буря повторилась сегодня, ущерб для глобальной инфраструктуры – спутников, электросетей, интернет-кабелей – оценивается в триллионы долларов.
- Северное сияние можно услышать – это одно из наименее известных его свойств, вызывавшее скептицизм учёных вплоть до начала XXI века. Наблюдатели в Финляндии, Норвегии и Канаде давно описывали тихие потрескивающие, шипящие и хлопающие звуки, сопровождающие яркие вспышки сияния. В 2016 году финские исследователи впервые зафиксировали эти звуки инструментально и установили, что они возникают на высоте всего около 70 метров над землёй – значительно ниже, чем само световое явление. Механизм звукообразования связан с разрядом накопившихся зарядов между слоями атмосферы, которые формируются в результате тех же магнитных возмущений.
- Различные народы мира на протяжении тысячелетий создавали мифы и легенды, объяснявшие природу полярного сияния. Скандинавы считали его отражением щитов валькирий, несущихся по небу, или сполохами от кузницы небесного кузнеца. Финны верили, что это огненная лиса мчится по небосводу, задевая хвостом вершины сопок и высекая искры. Народы Северной Америки – инуиты и часть индейских племён – нередко воспринимали сияние как духов умерших предков или как знамение грядущих перемен.
- Наилучшие условия для наблюдения сияния складываются в так называемом «авроральном поясе» – кольцеобразной зоне шириной около 500–600 километров, проходящей через север Норвегии, Швеции, Финляндии, России, Аляску и Канаду. Именно здесь частицы солнечного ветра проникают в атмосферу наиболее активно, а небо наиболее часто освещается полярными огнями. Для успешного наблюдения необходимо также сочетание трёх условий – тёмное ночное небо без лунного света, отсутствие облачности и достаточная геомагнитная активность. Лучшим временем года считаются периоды около осеннего и весеннего равноденствия – примерно март и сентябрь, – когда ориентация магнитного поля Земли относительно солнечного ветра особенно благоприятна.
- Северное сияние существует не только на Земле – аналогичные явления зафиксированы на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне, а также на некоторых их спутниках. Юпитерианские авроры значительно мощнее земных – они питаются не только солнечным ветром, но и частицами, выбрасываемыми вулканами спутника Ио. Сияния Сатурна наблюдал космический телескоп «Хаббл», зафиксировав светящиеся кольца вокруг обоих полюсов планеты. На спутнике Юпитера Ганимеде – единственном спутнике в Солнечной системе с собственным магнитным полем – также обнаружены признаки авроральной активности.
- Фотографы и туристы нередко замечают, что на фотографиях сияние выглядит ярче и насыщеннее, чем при непосредственном наблюдении невооружённым глазом. Это объясняется принципиальными различиями между человеческим зрением и матрицей фотокамеры. Человеческий глаз в условиях низкой освещённости переключается на сумеречное зрение, которое плохо различает цвета, – поэтому зелёное сияние средней интенсивности воспринимается как бледно-серое или белое мерцание. Фотокамера же с длинной выдержкой накапливает свет на матрице в течение нескольких секунд, суммируя цвет и яркость так, как глаз физически не способен.
- Учёные обнаружили связь между интенсивностью геомагнитных бурь и поведением животных, чьи навигационные системы используют магнитное поле Земли. Голуби, пчёлы, киты и некоторые виды перелётных птиц ориентируются в пространстве с помощью так называемого магниторецептора – биологического компаса, встроенного в нервную систему. Во время сильных магнитных бурь голуби теряют ориентацию и не могут найти дорогу домой, киты чаще выбрасываются на берег, а перелётные птицы сбиваются с курса. Таким образом, то же явление, что дарит людям захватывающее зрелище в небе, способно нарушить привычный уклад жизни целых биологических видов.
- Северное сияние стало одним из главных факторов роста туристической отрасли в скандинавских и арктических странах – явление буквально превратилось в самостоятельный экономический ресурс. Норвегия, Исландия и Финляндия ежегодно привлекают сотни тысяч туристов исключительно ради возможности наблюдать полярные огни. В финской Лапландии появились стеклянные иглу – небольшие прозрачные домики с прозрачными потолками, позволяющими любоваться сиянием прямо из постели. Спрос на подобные объекты размещения настолько высок, что бронирование на пиковые сезоны закрывается за несколько месяцев, а цены достигают нескольких сотен евро за ночь.
Северное сияние – редкий пример природного явления, которое одновременно является объектом научного изучения, предметом многовековых мифов и двигателем современного туризма. Понимание физики авроры не делает её менее прекрасной – напротив, знание о том, что за этим светом стоит сложнейшее взаимодействие нашей планеты с ближайшей звездой, добавляет к эстетическому переживанию интеллектуальное измерение. Растущая солнечная активность делает ближайшие годы особенно благоприятными для наблюдений – и более широкой аудитории, чем когда-либо прежде. Следить за прогнозами геомагнитной активности сегодня так же просто, как проверять погоду, – и это открывает возможность планировать встречу с одним из самых захватывающих зрелищ, которые природа приберегла для тех, кто готов выйти на холод и поднять голову к небу.
