Аврора ( во множественном числе: полярные сияния или сияния ), [а] иногда называют полярных сияний (полярное сияние), северное сияние ( северное сияние), или южные огни (Aurora Australis), естественный свет дисплея в небе Земли, преимущественно замечен в высокоширотных регионах (вокруг Арктики и Антарктики ).
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 , выпадают в верхние слои атмосферы ( термосферу / экзосферу ).
В результате ионизация и возбуждение составляющих атмосферы излучают свет разного 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 как падающие атомы водорода после получения электронов из атмосферы. Протонные сияния обычно наблюдаются на более низких широтах. [2]
Большинство планет в Солнечной системе , некоторые естественные спутники , коричневых карликов , и даже комет также принимающих сияний.
Этимология
Слово « Аврора » происходит от имени римской богини зари Авроры , которая путешествовала с востока на запад, возвещая о приходе солнца. [3] Древнегреческие поэты использовали это имя метафорически для обозначения рассвета, часто упоминая его игру цветов на темном небе ( например , «рассвет с розовыми пальцами»). [4]
Вхождение
Большинство полярных сияний происходит в полосе, известной как «зона полярных сияний» [5], которая обычно имеет ширину от 3 ° до 6 ° по широте и от 10 ° до 20 ° от геомагнитных полюсов в любое местное время (или долготу), что наиболее очевидно. видно ночью на фоне темного неба. Область, в которой в настоящее время наблюдается полярное сияние, называется «авроральным овалом» - полосой, смещенной солнечным ветром в сторону ночной стороны Земли. [6] Ранние доказательства геомагнитной связи получены из статистики наблюдений за полярными сияниями. Элиас Лумис (1860 г.), [7] и позже Герман Фриц (1881 г.) [8] и Софус Тромхольт (1881 г.) [9] более подробно установили, что полярные сияния появлялись в основном в зоне полярных сияний. Ежедневные положения авроральных овалов размещены в Интернете. [10]
В северных широтах эффект известен как северное сияние или северное сияние. Первый термин был придуман Галилеем в 1619 году от римской богини зари и греческого названия северного ветра. [11] [12] Южный аналог, северное сияние или южное сияние, имеет черты, почти идентичные северному сиянию, и изменяется одновременно с изменениями в северной авроральной зоне. [13] Северное сияние видно из высоких южных широт Антарктиды , Чили , Аргентины , Новой Зеландии и Австралии . Северное сияние видно из-за близости к центру Северного полярного круга, таким как Аляска , Канада , Исландия , Гренландия , Норвегия , Швеция и Финляндия .
Геомагнитная буря вызывает авроральные овалы (север и юг) расширяться, в результате чего полярные сияния на более низких широтах. Мгновенное распределение полярных сияний («авроральный овал») [5] немного отличается, поскольку его центр находится примерно на 3–5 ° в ночное время от магнитного полюса, так что дуги полярных сияний достигают наибольшего расстояния к экватору, когда рассматриваемый магнитный полюс находится между наблюдатель и Солнце . Полярное сияние лучше всего видно в это время, которое называется магнитной полночью .
Полярные сияния, наблюдаемые в овале полярных сияний, могут быть прямо над головой, но издалека они освещают горизонт, направленный к полюсу, зеленоватым свечением, а иногда и тускло-красным, как если бы Солнце поднималось с необычного направления. Полярные сияния также возникают к полюсу от авроральной зоны в виде диффузных пятен или дуг [14], которые могут быть субвизуальными.
на восходящем перевале с юга Мадагаскара на север Австралии над Индийским океаном.
от южных и антарктических земель Франции в южной части Индийского океана до южной части Австралии.
Иногда полярные сияния наблюдаются на широтах ниже зоны полярных сияний, когда геомагнитная буря временно увеличивает овал полярных сияний. Сильные геомагнитные бури чаще всего случаются во время пика 11-летнего цикла солнечных пятен или в течение трех лет после пика. [15] [16] Электрон вращается по спирали вокруг силовой линии под углом, который определяется его векторами скорости, параллельными и перпендикулярными, соответственно, к 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 с большей напряженностью поля, ближе к атмосфере. Таким образом, некоторые частицы могут вернуться или отразиться, если перед входом в атмосферу угол станет 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 на разных высотах. Другие типы полярных сияний наблюдались из космоса, например, «полярные дуги», тянущиеся к Солнцу через полярную шапку, связанные с ними «тета-сияния» [17] 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. Вдобавок ко всему этому, вокруг двух полярных куспидов наблюдается слабое свечение (часто темно-красное), силовые линии отделяют те, которые проходят через Землю, от тех, которые уносятся в хвост и закрываются на расстоянии.