30 апреля 1897 года английский физик Дж. Дж. Томсон выступил с докладом на заседании Лондонского королевского общества. В нем он рассказал о своих экспериментах с катодно-лучевыми трубками, позволившими обнаружить ранее неизвестные частицы. Томсон назвал их корпускулами, но вскоре за ними закрепилось более привычное обозначение — «электроны».
Открытие электронов стало одним из наиболее знаменательных событий в истории науки. Оно заложило основы современной модели атома, что со временем позволило объяснить многие ранее непонятные процессы и явления — в том числе и природу полярных сияний. В честь 125-летнего юбилея доклада Томсона мы бы хотели рассказать о том, почему возникают полярные сияния и как они выглядят на разных планетах Солнечной системы.
Как возникают полярные сияния
Земные полярные сияния возникают в результате взаимодействия солнечного ветра (он состоит из протонов, электронов и ядер гелия) с магнитным полем нашей планеты. При столкновении заряженных частиц с атомами и молекулами земной атмосферы последние возбуждаются, что выражается в появлении характерного свечения, которое и называется полярным сиянием.
Где можно увидеть полярные сияния
Как правило, полярные сияния можно наблюдать только в высоких широтах. Это связано с тем, что частицы солнечного ветра движутся вдоль силовых линий магнитного поля Земли и переносятся в сторону полюсов. Впрочем, в периоды повышенной солнечной активности и наиболее мощных вспышек они возникают и в более низких широтах. Так, во время солнечного супершторма 1859 года полярные сияния наблюдались в Карибском море. А 41 тысячу лет назад они даже достигали экватора.
Цвета полярных сияний определяются составом атмосферы. Земные полярные сияния в основном имеют красный и зеленый цвета. Красное сияние возникает из-за свечения кислорода, зеленое — азота.
Важно отметить, что Земля является далеко не единственным телом Солнечной системы, где возникают полярные сияния. Их можно увидеть и на других планетах, имеющих атмосферу. Впрочем, там они могут выглядеть иначе. Но обо все по порядку.
Полярные сияния на Венере
У Венеры нет собственного магнитного поля. Однако это не означает, что на ней не бывает полярных сияний. На протяжении многих лет астрономы отмечали необычные вспышки на ночной стороне планеты, которые, как правило, совпадали с периодами повышенной солнечной активности. Сейчас считается, что это свечение возникает в результате соударения частиц солнечного ветра с венерианской атмосферой, что вполне можно назвать аналогом полярного сияния.
В отличие от земных, полярные сияния на Венере не ограничены ее полюсами. Они представляют собой светлые и диффузные группы пятен различной формы и интенсивности, иногда затрагивающие весь диск планеты. Впрочем, поскольку атмосфера Венеры содержит слой густой дымки, их невозможно увидеть с поверхности планеты — только из космоса.
Полярные сияния на Марсе
В далеком прошлом у Марса было собственное магнитное поле. С тех времен в коре планеты остался ряд намагниченных участков. Из-за этого марсианские полярные сияния могут возникать не только в полярных, но и экваториальных регионах Красной планеты.
Мнения ученых относительно того, смогут ли будущие покорители Марса увидеть его полярные сияния, расходятся. Дело в том, что основная часть их излучения приходится на ультрафиолетовый диапазон. Впрочем, результаты некоторых исследований свидетельствуют о том, что при определенных условиях их все же можно наблюдать невооруженным глазом. Согласно расчетам, доминирующим цветом марсианских полярных сияний должен быть синий с возможными вкраплениями красного и зеленого.
Полярные сияния на планетах-гигантах
Планеты-гиганты Солнечной системы обладают намного более сильными магнитными полями, нежели наша. Поэтому их полярные сияния заметно мощнее земных. В то же время, поскольку эти планеты являются «внешними» по отношению к Земле, мы можем видеть лишь их дневные стороны. Поэтому их полярные сияния теряются в отраженном солнечном свете.
В результате астрономам приходится исследовать полярные сияния планет-гигантов в инфракрасном и ультрафиолетовых диапазонах. Эти наблюдения преподнесли ряд сюрпризов. Оказалось, что полярное сияние на Сатурне является самым высоким в Солнечной системе. Оно образуется на высоте 1200 км.
Что касается Урана, то его магнитные полюса даже приблизительно не совпадают с географическими. В результате уранианские полярные сияния освещают небо вовсе не над полярными регионами планеты. Они простираются от северного полушария к экватору и опускаются в южное полушарие.
Еще более необычными являются полярные сияния Юпитера. Спутники планет-гигантов оказывают прямое влияние на магнитосферу газового гиганта, где образуются яркие области полярного сияния. Особенно большую роль в этом процессе играют вулканические выбросы с Ио.
И, наконец, нужно упомянуть Ганимед. Он является единственным спутником планеты Солнечной системы, обладающим собственным магнитным полем. Собранные аппаратами Galileo и Juno данные говорят о том, что над его полюсами также периодически возникают сияния.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
