Небето — астрономия

Полярното сияние: светлините на Слънцето в нашата атмосфера

Полярното сияние е светлина, която се появява, когато заредени частици от Слънцето, водени от магнитното поле на Земята, се сблъскат с газове във високата атмосфера. Обикновено се вижда в близост до полярните области, но при силни геомагнитни бури може да се зърне и на много по-ниски географски ширини.

Полярното сияние е един от най-впечатляващите природни спектакли и същевременно ясен пример как Земята е свързана със Слънцето. Движещите се зелени, червени и виолетови завеси светлина не идват от космоса. Светят газовете в нашата собствена атмосфера.

Слънчевият вятър и магнитното поле

Слънцето непрекъснато изпуска поток от заредени частици, главно електрони и протони. Той се нарича слънчев вятър. Скоростта му обикновено е стотици километри в секунда и се променя според активността на Слънцето.

Земята е защитена от магнитно поле, което образува около планетата област, наречена магнитосфера. Тя отклонява по-голямата част от слънчевия вятър. Когато обаче магнитното поле, пренасяно от вятъра, се свърже с земното, енергия и частици проникват в магнитосферата. Частиците се движат по линиите на полето и се насочват към областите около магнитните полюси.

Там те навлизат във високата атмосфера и се сблъскват с атоми и молекули кислород и азот. При сблъсъка атомите получават енергия и я отдават обратно като светлина. Така се образува сиянието. Най-често то се наблюдава в пръстеновидни области около магнитните полюси, наречени овали на сиянието (auroral ovals).

На север явлението се нарича северно сияние (aurora borealis), а на юг – южно сияние (aurora australis). Те са един и същ процес в двата края на планетата. Подобни сияния са наблюдавани и на други планети с магнитно поле, например на Юпитер и Сатурн.

Цветовете на сиянието

Цветът зависи от това кой газ се сблъсква с частиците и на каква височина.

• Зелено – най-често срещаният цвят. Идва от атомен кислород на височина около 100–150 километра, а човешкото око е особено чувствително към този оттенък.
• Червено – също от атомен кислород, но на по-голяма височина, над 200 километра. Червената светлина е по-слаба и по-трудно се вижда с просто око, но при силни бури именно тя най-често се забелязва на по-южни ширини.
• Синьо и виолетово – идват главно от молекулен азот. Те често се появяват в долния ръб на завесите.

Формите също са разнообразни: спокойни дъги, лентови завеси, лъчи и понякога трептящи „корони“, когато сиянието се разстила точно над наблюдателя. Фотоапаратите често показват повече цвят от окото, защото събират светлина по-дълго. Затова на снимките сиянието изглежда по-ярко и по-наситено.

Геомагнитни бури

По-силни сияния настъпват при геомагнитни бури – временни смущения в магнитосферата на Земята. Основните причини са две:

1. Коронални изхвърляния на маса (CME – coronal mass ejection) – огромни облаци плазма и магнитно поле, изхвърлени от Слънцето.
2. Бързи потоци на слънчевия вятър от области в короната на Слънцето, наречени коронални дупки.

Важен е не само размерът на облака, но и ориентацията на неговото магнитно поле. Когато то е насочено на юг, тоест противоположно на земното поле в предната част на магнитосферата, връзката с нея е по-ефективна и бурята може да е по-силна.

Активността на Слънцето следва цикъл от около 11 години. Около максимума на цикъла силните бури са по-чести, но интересни сияния се случват и в други периоди.

Силата на бурите се описва с индекса Kp (скала от 0 до 9) и с петстепенната скала G1–G5 на американската Национална администрация за океаните и атмосферата (NOAA). При най-слабите бури сиянието остава близо до полярните области. При най-силните овалът се разширява и сиянието може да се види далеч на юг. Такъв случай беше силната буря през май 2024 г., когато сияния бяха снимани на необичайно ниски за региона географски ширини, включително в Южна Европа. На такива ширини обикновено се вижда само слабо червеникаво сияние близо до северния хоризонт.

Как да следим прогнозите

Сиянията не могат да се предскажат с точност до часа, но има полезни инструменти:

• Центърът за прогнози на космическото време към NOAA (SWPC) публикува предупреждения, наблюдения и прогнози за геомагнитната активност, включително Kp индекса.
• Слънчеви мисии като SOHO (съвместна на ESA и NASA) и Solar Dynamics Observatory (SDO, NASA) наблюдават Слънцето и показват изхвърляния на маса. Космически апарати, разположени между Земята и Слънцето на около 1,5 милиона километра от нас, измерват слънчевия вятър малко преди той да стигне до Земята. Това дава предупреждение само за десетки минути.
• Облакът от коронално изхвърляне обикновено пътува до Земята от около един до няколко дни, така че една буря често се предвижда предварително, но силата ѝ остава несигурна до последния момент.

Практични съвети за наблюдение, независимо от географската ширина:

1. Потърсете тъмно място, далеч от градското осветление. Вижте и как да гледаме небето.
2. Гледайте към хоризонта откъм полюса (в Северното полукълбо – на север) и изчакайте очите да свикнат с тъмнината поне 15–20 минути.
3. Следете облачността. Дори силна буря не помага при плътни облаци.
4. Използвайте телефон в нощен режим или фотоапарат със статив и дълга експозиция. Слабото червено сияние често се вижда по-добре на снимка, отколкото с просто око.
5. Бъдете търпеливи. Сиянията се появяват на вълни и могат да продължат минути или часове.

Полярното сияние напомня, че Земята е част от по-голяма система. Магнитното ѝ поле, атмосферата и енергията на Слънцето заедно създават светлина, която хората наблюдават от хилядолетия.

Позициите в Astronativa са астрономически точни. Тълкуването е за вдъхновение. · Речник · Условия · Поверителност