Юрий Мизун - Полярные сияния

Во время сияния, связанного с ППШ, происходит излучение не только с длиной волны 3914 Å, но и с другими длинами волн, которые регистрируются и в овале полярных сияний. Однако эти эмиссии пока что детально не исследованы.

Диффузные полярные сияния часто простираются по всему небу, достигая максимальной интенсивности в утренние и дневные часы. Диффузные сияния в зоне полярных сияний называют мантийными сияниями. Их пространственное распределение отличается от распределения дискретных форм сияний, таких, как дуги, полосы и лучи. Мантийные сияния появляются наиболее часто при максимальной солнечной активности и намного реже при минимальной. Размеры области диффузного свечения заметно не меняются с усилением магнитной активности. С увеличением магнитной активности возрастает только интенсивность свечения и величина утреннего максимума.

Кроме описанных выше форм полярных сияний, были предложены и некоторые другие (не вошедшие в Международный атлас):

Лист — полярное сияние имеет такую же форму, как и дискретная дуга, но характеризующуюся так называемой «тонкостью». Такие тонкие дуги, имеющие форму тонкого листа S , типичны для вечернего сектора на границе овала полярных сияний со стороны полюса.

Широкая же дуга со слабым свечением была названа диффузной дугой. Такие дуги часто появляются вместе с дугами — листами.

Имеется полярное сияние, по своей форме напоминающее дым сигареты. Оно так же дрейфует и вращается и названо «дымом». В дыме нередко различима тонкая структура сияния, но она проглядывается не так часто, как в дискретной дуге. Дымчатое сияние обычно появляется вблизи границы свечения.

Выделяют еще полоски или бороздки. Эти сияния выглядят как диффузные дуги, если полосчатость в них меняется очень быстро.

Бывают еще «сияния наоборот», т. е. четко выраженные области «пустот», в которых отсутствуют какие-либо излучения и которые вкраплены внутри полярных сияний. Такие области без полярных сияний получили название «черные полярные сияния». Они имеют форму тонких лент или вытянутых эллиптических отверстий и дрейфуют в восточном направлении после полуночи и в западном направлении до полуночи. Эти формы полярных сияний возникают при переходе от диффузных сияний к дискретным. Можно считать, что они являются промежуточными формами.

Изучение полярных сияний с помощью более совершенной аппаратуры, которая позволяет фотографировать их за более короткое время экспозиции и поэтому регистрировать сияния меньшей интенсивности, показало: все формы полярных сияний имеют еще и тонкую структуру. Стали более ясными переходы одной формы сияния в другую, а также их изменение во времени.

В настоящее время для исследования полярных сияний используются многоканальные телевизионные системы. Такой аппаратурой были зарегистрированы скорости движения сияний до 10 км/с. Было установлено, что вертикальная протяженность пульсирующих сияний меньше 2 км, а максимальная их интенсивность не превышает 10 kR в полосах 4278 Å.

Часто наблюдаются полярные сияния в виде спиралей, которые разворачиваются по часовой стрелке, если смотреть с Земли вдоль магнитных силовых линий. Диаметр спиралей меняется от 20 до 1300 км, наиболее типичные размеры 250—500 км. Спирали видны в вечерние и полуночные часы.

Кроме спиралей бывают также завитки. В последних силовые линии остаются параллельными друг другу, тогда как спираль сопровождается изменениями ориентации магнитных силовых линий. Завитки намного меньше спиралей и закручены в противоположную сторону. В одних и тех же формах полярных сияний могут наблюдаться как спирали, так и завитки.

Считается, что спирали обусловлены продольными электрическими токами, которые текут вдоль геомагнитных силовых линий между ионосферой и магнитосферой. Завитки, видимо, обусловлены тем, что в центре каждого из них имеется избыток отрицательных электрических зарядов.

По мере того как полярные сияния становятся более активными, возникает вращение по часовой стрелке, которое с увеличением интенсивности свечения приводит к образованию изгиба или оптического драпри. Дуги полярных сияний испытывают кручения, искривления, расщепления и другие деформации. Они наблюдаются вдоль дуги с определенной периодичностью и с ними связаны разрушение и восстановление форм полярных сияний.

Остановимся подробнее на высотах полярных сияний.

Высота полярного сияния зависит от нескольких причин, и прежде всего от энергии заряженных частиц, которые вызывают сияния (электронов и протонов). Чем больше энергия этих частиц, тем глубже проникнут они в атмосферу Земли и вызовут свечение атмосферы — полярное сияние на меньших высотах. Еще один фактор, влияющий на высоту полярного сияния: какой именно газ (азот, кислород или водород) светится и в каких линиях? Таким образом, исследователям полярных сияний важно знать высотное распределение плотности атмосферы и концентрацию отдельных ее составляющих.