Паўночнае ззянне (палярнае ззянне) з Палярнага круга 14 сакавіка 2016 г. Рэдкі фіялетавы колер часам можна ўбачыць каля канцавоссяў, паколькі спалучэнне сініх і чырвоных ліній выкідаў з атамаў можа стварыць гэта незвычайнае відовішча разам з больш тыповымі зялёны. (Аліўе Морын / AFP / Getty Images)

Як навука стварае (і вы можаце бачыць) лепшыя шоу Аўроры на Зямлі

У тым ліку куды ісці і калі для самых відовішчных відаў.

На фоне цёмнага яснага начнога неба вы можаце ўбачыць Месяц, планеты, зоркі, Млечны Шлях і нават прадметы з глыбокага неба, і ўсё іх няўзброеным вокам. Але калі вы знаходзіцеся блізка да канцавоссяў і ў вас узнікаюць правільныя ўмовы, вы таксама ўбачыце штосьці на небе: мігацельная, хуткая колеравая заслона. Часцей за ўсё гэты колер з'яўляецца бліскуча-зялёным, хаця блюз і чырвоныя часам таксама з'яўляюцца. На працягу стагоддзяў нябёсы дзівіліся з'яўленню Aurora Borealis (на поўначы) і Aurora Australis (на поўдні), але паняцця не мелі, што стварае гэтыя кароткачасовыя светлавыя шоу. Сёння мы не толькі разумеем, што іх выклікае, але можам прадказаць, калі яны адбудуцца, наколькі эфектнымі яны будуць, і - што найбольш эфектна для тых з нас, хто хоча ўзяць сабе славутасці - куды ісці лепшыя погляды на гэтыя з'явы ў свеце.

Аўрора Барэаліс або Паўночнае ззянне асвятляюць начное неба 12 лістапада 2015 года каля горада Кіркенес на поўначы Нарвегіі. (Джонатан Накстранд / AFP / Геці Імідж)

Калі б вы глядзелі на атмасферу Зямлі надзвычай высока, вы ўбачылі, што ў яе ёсць пласты, якія вылучаюцца рознымі ўласцівасцямі. Прыблізна на 80–105 км у нашай атмасферы знаходзіцца пласт натрыю, які днём пераходзіць ва ўзбуджаны стан, калі ён знаходзіцца пад прамымі сонечнымі прамянямі. Уначы атамы астываюць і апускаюцца ў асноўны стан, выпраменьваючы характэрнае жоўтае свячэнне. Па меры павышэння ўзроўню кіслароду, азоту і вадароду звязваюцца паміж сабой рознымі спосабамі, ствараючы іншыя аптычныя эфекты.

Аўрора Аўстраліс, як відаць з МКС, з'яўляецца адной з дзвюх асноўных Аўроры планеты. Зялёныя і зялёныя з'явы справа - прамянёвы слой натрыю і атмасферны кісларод над ім адпаведна. (ESA / NASA)

Вы можаце стварыць нізкую вышыню чырвонага паветранага святла з малекул гідраксілу (OH), якія перакрываюцца пластом натрыю. Над абедзвюма гэтымі пластамі можна ўбачыць ярка-зялёныя прамяні з аксіду азоту (NO) і, у першую чаргу, аднаатомнага кіслароду (O). Сіні паветраны святло часам з'яўляецца крыху вышэй зялёнага пласта з-за двух атамаў кіслароду, якія ўтвараюць малекулярны кісларод (O2), працэс, які зноў адбываецца пераважна ўначы. Нарэшце, звышвысокая вышыня чырвонага паветранага сігналу ствараецца з прапускання электронаў па арбіталях узбуджаных атамаў кіслароду і ўзбуджаных гідраксільных радыкалаў (OH-).

Камандзір экспедыцыі 30 МКС Дэн Бербанк зрабіў гэты вобраз каметы Лавейой з паветраным святлом на першым плане. Звярніце ўвагу на рознакаляровыя пласты і на тое, што яны адпавядаюць эмісійным лініям, якія ідуць ад элементаў і малекул на абранай вышыні. (НАСА / Дэн Бурбанк)

Усё гэта нармальна, звычайна і выклікана проста сонечным святлом, якія ўзаемадзейнічаюць з атмасферай Зямлі. Днём святло трапляе ў гэтыя атамы, малекулы і іёны, узбуджаючы і іянізуючы іх, а потым уначы электроны апускаюцца назад у бок нізкіх энергій, выпраменьваючы святло. Але Сонца часта выпраменьвае не толькі святло: яно можа выпраменьваць і часціцы. Сонечны вецер - прыклад павольнага і ўстойлівага патоку часціц, якія ідуць ад Сонца, якія праходзяць міма Зямлі, усіх планет і ў рэшце рэшт выходзяць з нашай Сонечнай сістэмы; ён заўсёды прысутнічае. Але час ад часу мы будзем атрымліваць такія падзеі, як сонечны ўспышкі, выкід кароннай масы ці іншае ўзмацненне часціц - з пункту гледжання хуткасці і колькасці - якія могуць стварыць эфектны экран тут, на Зямлі.

Магнітнае поле Зямлі звычайна засцерагае нас ад зараджаных часціц, якія Сонца выпраменьвае, але калі магнітнае злучэнне адбываецца ад поля Сонца да Зямлі, часціцы могуць выцякаць вакол палярных абласцей, ствараючы ўражлівае аўраралічнае шоу. (NASA / GSFC / SOHO / ESA)

Зараджаныя часціцы, выпраменьваныя з Сонца, не проста падарожнічаюць па прамой лініі, але ідуць па шляху, выгнутым магнітным полем Сонца. Паколькі на Зямлі ёсць і магнітнае поле, гэтыя часціцы часта накіроўваюцца вакол магнітных полюсаў Зямлі, прычым хуткія часціцы здольныя нанесці ўдар бліжэй да экватара. Атмасфера Зямлі выконвае выдатную працу па абароне паверхні ад гэтых часціц; да таго часу, пакуль вы знаходзіцеся на зямлі, вы фізічна абаронены нават ад самай маштабнай сонечнай буры. Але чым бліжэй вы знаходзіцеся да аднаго з магнітных полюсаў Зямлі, тым больш шанцаў вам давядзецца ўбачыць відовішчнае светлавое шоу.

Планетарны індэкс К, паказаны тут для паўночных шырот. вітрыны, на якіх звычайна праглядаюцца і не бачныя паўночныя віды. K-індэкс знаходзіцца ў шкале ад 0–9, дзе 1 характэрны, ціхая актыўнасць, і Аўроры бачныя на поўнач ад любой лініі, паказанай для дадзенага значэння. (NOAA; ласкава VE3EN па адрасе: http: //www.solarham .net / view.htm)

Часціцы, якія будуць накручваць дзіўную Зямлю, накіроўваюцца ў нашу атмасферу ўздоўж магнітных полюсаў, дзе яны наносяць "кольца" нашага свету з паўночнай і паўднёвай бакоў.

Гэта фальшывы колер ультрафіялетавага Aurora australis, зняты спадарожнікам IMAGE НАСА і накладзены на выяву Блакітнага мармуру на спадарожніку NASA. Малюнак Аўроры, аднак, абсалютна рэальны. (НАСА)

Найвялікшыя шоў ідуць ад сонечных выбліскаў; чым мацней факел, які стварыў выкід з Сонца, тым хутчэй і энергічней будуць гэтыя часціцы. Вадарод, кісларод і азот у нашай верхняй атмасферы дзівяцца гэтым выпраменьваннем, іёнізуюцца і, нарэшце, сустракаюцца свабодна плаваюць электроны, якія трэба аднавіць. Калі гэтыя электроны паніжаюцца ў энергетычным узроўні, яны выпраменьваюць некалькі пэўных даўжынь хваль: часцей за ўсё зялёную, але часам чырвоную ці сінюю. Атмасфера складаецца з тых жа атамаў, малекул і іёнаў ва ўсім свеце; змяненне абумоўлена спецыфічнымі ўласцівасцямі часціц, якія дзівяць атмасферу ў той час!

Рознакаляровая паўночная зорка, намаляваная Млечным Шляхам праз Новую Зеландыю, магчымая, калі ўваходныя зараджаныя часціцы ўдараюць па розных слаях і элементах, якія прысутнічаюць у атмасферы. (Бэн (seabirdnz) з Flickr)

Здзіўляе шмат людзей, якія ўбачылі фотаздымкі Аўроры, калі бачаць яе на свае вочы ўпершыню. Аўроральныя дысплеі не статычныя, а хутчэй рухаюцца, як зялёная дыфузная заслона, якая цягнецца і кружыцца па небе. Лепшыя віды Аўроры - і мне вельмі непрыемна гэта сказаць, бо большасць з нас ніколі не перажыве яе з першых вуснаў - гэта зверху зямной атмасферы, у космасе.

Але другое лепшае месца для прагляду Аўроры знаходзіцца ў любым месцы ў межах прыблізна 30 градусаў ад магнітнага полюса Зямлі. Сюды ўваходзіць большая частка паўночнай Канады і Расіі, паўночнай Нарвегіі, Швецыі і Фінляндыі, а таксама ўся Ісландыя, Грэнландыя і (на поўдні) Антарктыда. Нават без захапляльных сонечных падзей, якія супадаюць з імі, палярныя зоркі ў гэтых месцах з'яўляюцца звычайнай з'явай. Хоць вы можаце іх бачыць у любы час года, лепшы час для іх прагляду зімой, калі ў вас найбольшую колькасць гадзін цемры, калі вы выпадкова адчуваеце яснае неба.

Ураджэнец Ісландыі Ірын Кары Карлсан прыняў гэтыя фатаграфіі ў сакавіку як свой першы эксперымент з фатаграфіяй Аўроры. Карыстаючыся штатывам і 15–30 секунднай экспазіцыяй, ён змог зрабіць гэтыя захапляльныя вобразы аднаго з самых відовішчных прыродных з'яў прыроды. (Ірын Кары Карлсан)

Фатаграфіі, якія вы бачыце на Аўроры, неверагодна ўражваюць і ўяўляюць сабой тое, што вы ўбачыце за адносна кароткі прамежак часу: звычайна гэта ўсяго 15-30 секунд. Я размаўляў з Ірынам Кары Карлсанам (у "Аўроры сэлфі" вышэй), які жыве ў Ісландыі. У той час як ён мае вялікі досвед працы з фатаграфічным абсталяваннем і турыстычнай індустрыяй, фота Аўроры, якое вы бачыце вышэй, а таксама галерэя знізу, упершыню ўяўляюць сабой фотаздымак Аўроры! Паводле Óðinn:

[Гэта] я ўпершыню здымаў свае ўласныя фотаздымкі пасля шматгадовай дапамогі маім кліентам выкарыстоўваць свае камеры ў гастролях. Я зрабіў фатаграфіі з iso 1600, дыяфрагмай 28 і вытрымкай паміж 15 і 30 сек. Тады я выкарыстаў штатыў. Вобласць, у якой я іх заняў, - гэта Стыккішёльмур на Сняфеллнесе.

Паглядзіце ў галерэю самі!

Шмат фотаздымкаў Аўроры з Ісландыі з экспазіцыяй 15–30 секунд паказвае неверагоднае неба, нават большае, чым тое, што могуць бачыць чалавечыя вочы. (Ірын Кары Карлсан)

У студзені гэтага года я вяду астротур Ісландыі (плямы ўсё яшчэ адкрыты), адно з лепшых і надзейных месцаў для прагляду Аўроры Барэаліс ва ўсім свеце. З 16 гадзінамі поўнай цемры ўначы побач з сонцастаяннем, любое месца з ясным небам, блізкае да канцавоссяў і без светлавога забруджвання, прапануе вам цудоўны шанец убачыць гэтае прыроднае цуд Планеты Зямля для сябе. Выява, відэа і апісанні, падобныя да поўнага сонечнага зацьмення, з'яўляюцца выдатнымі захапленнямі, але гэта не заменіць адчуваць гэта на сабе. Сусвет там; не выпусціце свой шанец выпрабаваць усё, што ён можа прапанаваць.

Цяпер пачынаецца з выбуху на Forbes, і апублікаваны на Medium дзякуючы нашым прыхільнікам Patreon. Этан з'яўляецца аўтарам дзвюх кніг "За межамі Галактыкі" і "Трэкнологія: Навука пра зорны шлях" ад трыкутнікаў да "драйву".