Табиғат адам қиялын таңғалдыратын тамашалар жасайды – қанша технология жинақтасақ та, кейбір құбылыстар әлі де шынайы таң қалдырады. Табиғи феномендердің барлық алуан түрлілігінің арасында аспан күмбезінде орын алатын және бақылау үшін телескоп та, арнайы жабдық та қажет етпейтіндер ерекше орын алады. Солтүстік шұғыласы – дәл осындай құбылыстардың бірі, ол бүкіл дүние жүзінен адамдарды полярлық аймақтарға тартады, сағаттар бойы аязда тұруға мәжбүр етеді және жиі планетамыздың не нәрсемен таңқалдыра алатыны туралы ұғымды өзгертеді. Бұл тәнті қылатын жарық шоуының артында күн желінің Жер магниттік өрісімен өзара әрекеттесуінің күрделі физикасы жатыр. Ғылым бұл құбылыстың тетігін баяғыда-ақ түсіндірді, алайда себептерін білу оның сұлулығын мүлдем азайтпайды. Назарларыңызға – солтүстік шұғыласы туралы он екі дерек, мыңдаған жылдар бойы адамдарды тәнті қылып келе жатқан аспан феномені туралы.
- Солтүстік шұғыласы күн желінің зарядталған бөлшектерінің жер бетінен 80-ден 300 шақырым биіктікте атмосфера молекулаларымен соқтығысуы нәтижесінде пайда болады. Күн желі – Күн бетінен үздіксіз шығарылатын электрондар мен протондар ағыны – жұлдыздың бетінен атылғаннан кейін шамамен екі-үш күн ішінде Жерге жетеді. Планетамыздың магниттік өрісі осы бөлшектердің басым бөлігін ауытқытады, алайда өрістің күш сызықтары атмосфераға іс жүзінде тік кіретін полюстер маңында бөлшектер терең еніп, газ атомдарын қоздырады. Дәл осы қоздыру процесі және атомдардың бастапқы күйіне қайта оралуы жарық шығарылуымен қатар жүреді – біз аспанда дәл сол жарықты көреміз.
- Шұғыланың түсін атмосфера газдарының құрамы және бөлшектер соқтығысатын биіктік анықтайды. Жасыл – ең кеңінен таралған реңк – 100-ден 150 шақырымға дейінгі биіктікте оттек атомдарының қоздырылуынан пайда болады және адам көзі нашар жарықтандырылған жағдайда ең жақсы қабылдайтын түс дәл осы. Үлкен биіктіктерде – 200-ден 300 шақырымға дейін – сол оттектің өзі сирек кездесетін қызыл түс береді, ал аз биіктіктегі азот молекулалары көк пен күлгін реңктер жасайды. Бірнеше газдың және әр түрлі биіктіктердің бір мезгілде үйлесуі жиі бірін-бірі жұмсақ толқындармен алмастыратын көп түрлі перделер тудырады.
- Бұл құбылысқа ғылыми атауды – «аврора бореалис» – итальяндық ғалым Галилео Галилей 1619 жылы берді, рим таң деміне тәңірісі Аврораның атын және «солтүстік жел» деген грек сөзі «бореасты» біріктіріп. Оңтүстік жарты шарда ұқсас құбылыс «аврора аустралис» деп аталады және Антарктида мен іргелес мұхит аудандарының үстінде байқалады. Екі феномен де симметриялы және бір мезгілде болады – бұл XX ғасырдың соңында жерсерікті бақылаулармен дәлелденді. Қуатты магниттік дауылдар кезінде шұғыла екі жарты шарда да магниттік полюстерге қатысты айна бейне нүктелерінде бір мезгілде байқалады.
- Солтүстік шұғыласының белсенділігі күн белсенділігінің он бір жылдық циклына бағынады. Күн максимумы кезеңінде – Күн бетінде дақтар мен жарқылдар айрықша көп болғанда – полярлық шұғылалардың саны мен жарықтығы күрт артады. Күн минимумы кезінде сурет анағұрлым қарапайым болады, ал бақылаулар аз болжамды және аз көрнекті болады. Соңғы күн максимумы шамамен 2024–2025 жылдарға сәйкес келді, және дәл осы кезеңде шұғылалар әдеттегіден едәуір оңтүстікте – оның ішінде Еуропаның орталық аудандарынан және тіпті АҚШ-тың солтүстік штаттарынан да – тіркелді.
- Күндегі ең қуатты жарқылдар геомагниттік дауылдар тудырады, олар кезінде шұғыланы ерекше төмен ендіктерде байқауға болады. 1859 жылғы «Каррингтон оқиғасы» деп аталатын – тіркелген геомагниттік дауылдардың ең күштісі – тропикке дейін байқалатын шұғылалар тудырды, олар Кариб бассейнінде, Орталық Америкада және тіпті Гавайда да байқалды. Сол кездегі телеграф аппараттары істен шықты, операторлар ток соғуына ұшырады, ал кейбір желілер қуат көздерінен ажыратылғаннан кейін де туындаған токтар есебінен жұмыс жасай берді. Мұндай дауыл бүгінде қайталанса, жаһандық инфрақұрылымға – жерсеріктерге, электр желілеріне, интернет кабельдеріне – келетін зиян триллиондаған долларға бағаланады.
- Солтүстік шұғыласын есту мүмкін – бұл оның XXI ғасырдың басына дейін ғалымдар арасында скептицизм тудырған аз танымал қасиеттерінің бірі. Финляндия, Норвегия және Канададағы бақылаушылар баяғыдан бері шұғыланың жарқын жарқылдарымен бірге жүретін тыныш тарс, шуыл және тарс еткен дыбыстарды сипаттап келді. 2016 жылы финдік зерттеушілер бұл дыбыстарды алғаш рет аспаптық жолмен тіркеп, олардың жер бетінен небары шамамен 70 метр биіктікте пайда болатынын анықтады – бұл жарық құбылысынан едәуір төмен. Дыбыстың пайда болу тетігі осы атмосфера қабаттарының арасында жинақталған зарядтардың тозаруымен байланысты, олар сол магниттік бұзылулардың нәтижесінде қалыптасады.
- Дүние жүзінің алуан халықтары мыңдаған жылдар бойы полярлық шұғылалардың табиғатын түсіндіретін аңыздар мен аңызбаяндар жасады. Скандинавтар оны аспан арқылы ұшып бара жатқан валькириялардың қалқандарының шағылысуы немесе аспандық ұстаның күзетханасынан шыққан жалын деп санады. Финдер шұғыла от түлкісі аспан күмбезі бойымен жүгіріп, құйрығымен жоталардың шыңдарына тиіп, ұшқын шашырататыны деп сенді. Солтүстік Американың халықтары – инуиттер мен үнді тайпаларының бір бөлігі – шұғыланы жиі қайтыс болған бабалардың рухы немесе алдағы өзгерістердің нышаны ретінде қабылдады.
- Шұғыланы бақылаудың ең жақсы жағдайлары «авроралды белдеу» деп аталатын аймақта қалыптасады – бұл Норвегия, Швеция, Финляндия, Ресей солтүстігі, Аляска және Канададан өтетін ені шамамен 500–600 шақырым сақиналы аймақ. Дәл осында күн желінің бөлшектері атмосфераға ең белсенді еніп, аспан ең жиі полярлық отпен жарқырайды. Табысты бақылау үшін үш жағдайдың үйлесуі де қажет – айсыз қараңғы түнгі аспан, бұлтсыздық және жеткілікті геомагниттік белсенділік. Ең жақсы уақыт ретінде күзгі мен көктемгі теңгерім кезеңдері – шамамен наурыз бен қыркүйек – саналады, себебі осы кезде Жер магниттік өрісінің күн желіне қатысты бағдары айрықша қолайлы болады.
- Солтүстік шұғыласы тек Жерде ғана бар емес – ұқсас құбылыстар Юпитерде, Сатурнда, Уранда және Нептунда, сондай-ақ олардың кейбір серіктерінде де тіркелген. Юпитердің авроралары жерлікпен салыстырғанда едәуір қуатты – олар тек күн желімен ғана емес, Ио серігінің жанартаулары шығаратын бөлшектермен де қоректенеді. Сатурн шұғылаларын «Хаббл» ғарыштық телескопы бақылады, планетаның екі полюсінің айналасындағы жарқыраған сақиналарды тіркеді. Күн жүйесінде өзіндік магниттік өрісі бар жалғыз серік – Юпитердің Ганимед серігінде де авроралық белсенділіктің белгілері анықталды.
- Фотографтар мен туристер жиі фотосуреттерде шұғыла жалаңаш көзбен тікелей бақылаудан гөрі жарқынырақ және қанығырақ болып шығатынын байқайды. Бұл адамның көру мүмкіндігі мен фотокамераның матрицасының арасындағы принципті айырмашылықтармен түсіндіріледі. Адам көзі нашар жарықтандырылған жағдайда түстерді нашар ажырататын сарғыш көруге ауысады – сондықтан орташа қарқындылықтағы жасыл шұғыла ақшыл сұр немесе ақ жыпылықтау ретінде қабылданады. Фотокамера болса ұзын ұстаммен бірнеше секунд ішінде матрицада жарықты жинақтайды, түс пен жарықтықты көз физикалық тұрғыдан мүмкін болмайтын тәсілмен жиынтықтайды.
- Ғалымдар кеңістікте бағдарлану үшін Жер магниттік өрісін пайдаланатын жануарлардың мінез-құлқы мен геомагниттік дауылдардың қарқындылығы арасындағы байланысты анықтады. Кептерлер, аралар, киттер және кейбір қоныс аударатын құс түрлері жүйке жүйесіне енгізілген биологиялық компас – магниторецептор деп аталатын нәрсенің көмегімен кеңістікте бағдарланады. Күшті магниттік дауылдар кезінде кептерлер бағдарларын жоғалтып, үйге жол таба алмайды, киттер жағалауға жиірек шығады, ал қоныс аударатын құстар бағытынан адасады. Осылайша, адамдарға аспанда тамашалы көрініс сыйлайтын сол құбылыс тұтас биологиялық түрлердің қалыпты тіршілік тәртібін бұзуы мүмкін.
- Солтүстік шұғыласы скандинавиялық және арктикалық елдердің туристік саласының өсуінің басты факторларының біріне айналды – бұл феномен дербес экономикалық ресурсқа айналды. Норвегия, Исландия және Финляндия жыл сайын жүз мыңдаған туристерді тек полярлық отты бақылау мүмкіндігі үшін ғана тартады. Финдік Лапландияда мөлдір төбелері бар шыны иглулар – шұғыланы тікелей жастықтан тамашалауға мүмкіндік беретін шағын мөлдір үйлер – пайда болды. Мұндай мекемелерге сұраныс сонша жоғары, шыңдық маусымдарға брондау бірнеше ай бұрын жабылады, ал бағалар бір түнде бірнеше жүз еуроға жетеді.
Солтүстік шұғыласы – бір мезгілде ғылыми зерттеу нысаны, ғасырлық аңыздардың тақырыбы және заманауи туризмнің қозғаушы күші болып табылатын сирек табиғи құбылыстардың бірі. Авроралық физиканы түсіну оны аз сұлу ете алмайды – керісінше, осы жарықтың артында планетамыздың ең жақын жұлдызымен күрделі өзара әрекеттесуі жатқанын білу эстетикалық тәжірибеге зияткерлік өлшем қосады. Артып жатқан күн белсенділігі жақын жылдарды бақылаулар үшін айрықша қолайлы етеді – бұрын-соңды болмаған кең аудиторияға. Геомагниттік белсенділік болжамдарын бақылау бүгінде ауа-райын тексергендей оңай – бұл аязға шыққысы және басын аспанға бұрғысы келетіндерге табиғат дайындаған ең тәнті қылатын тамашалардың бірімен кездесуді жоспарлауға мүмкіндік береді.
