Почему северное сияние зеленого цвета?

Почему северное сияние зеленого цвета?​

Зеленый цвет – самый распространенный цвет полярного сияния.​ Он возникает, когда заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с молекулами кислорода на высоте около 100 км.​

Взаимодействие солнечного ветра и атмосферы Земли

В основе завораживающего явления северного сияния лежит удивительное взаимодействие солнечного ветра, потока заряженных частиц, испускаемых Солнцем, и магнитного поля Земли.​ Солнечный ветер, состоящий преимущественно из электронов и протонов, непрерывно бомбардирует нашу планету.​

Магнитное поле Земли действует как щит, отклоняя большую часть солнечного ветра.​ Однако в районе полюсов, где линии магнитного поля сходятся, заряженные частицы солнечного ветра могут проникать в верхние слои атмосферы.

На высоте от 100 до 400 км эти частицы сталкиваются с атомами кислорода и азота, возбуждая их. В процессе возбуждения атомы получают дополнительную энергию, а затем испускают ее в виде фотонов света, создавая завораживающее свечение, которое мы называем северным сиянием.​

Роль кислорода в формировании зеленого свечения

Зеленый цвет, наиболее часто наблюдаемый в северном сиянии, напрямую связан с кислородом, вернее, с его способностью излучать свет определенной длины волны при взаимодействии с заряженными частицами солнечного ветра.​

Когда высокоэнергетические электроны солнечного ветра сталкиваются с атомами кислорода в верхних слоях атмосферы, они передают часть своей энергии, переводя атомы в возбужденное состояние.​

Возбужденные атомы кислорода нестабильны и стремятся вернуться в свое основное состояние, испуская при этом фотоны света.​ Интересно, что на высоте около 100 км, где концентрация кислорода достаточно высока, эти фотоны имеют длину волны 557,7 нанометров, что соответствует зеленому цвету в видимом спектре.​

Именно поэтому зеленый цвет доминирует в палитре северного сияния, создавая завораживающие зеленые полосы, дуги и всполохи, танцующие на ночном небе.

Влияние высоты на цвет полярного сияния

Высота, на которой заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с атомами в атмосфере Земли, играет решающую роль в формировании цветовой палитры полярного сияния. Это связано с тем, что состав и концентрация газов в атмосфере меняются с высотой, а значит, меняется и характер взаимодействия с заряженными частицами.​

Наиболее распространенный зеленый цвет северного сияния наблюдается на высоте около 100 км, где преобладают атомы кислорода.​ На более высоких слоях, около 200 км, кислород может излучать красный свет, но это происходит реже из-за более низкой концентрации кислорода.​

На более низких высотах, около 90 км, в игру вступает молекулярный азот.​ Столкновения с заряженными частицами заставляют азот излучать синий и фиолетовый свет, придавая полярному сиянию дополнительные оттенки.

Таким образом, разнообразие цветовой гаммы полярного сияния – это результат сложного взаимодействия высоты, состава атмосферы и энергии солнечного ветра.​

Другие цвета полярного сияния и их причины

Хотя зеленый цвет является наиболее распространенным цветом полярного сияния, небо может озаряться и другими завораживающими оттенками.​ Это разнообразие цветов обусловлено взаимодействием заряженных частиц солнечного ветра с различными газами на разных высотах в атмосфере Земли.​

Красный цвет в полярных сияниях, хотя и встречается реже, чем зеленый, производит неизгладимое впечатление.​ Он возникает при столкновении заряженных частиц с атомами кислорода на больших высотах – от 150 до 400 км.​

Синий и фиолетовый цвета, хотя и не так часто заметны невооруженным глазом, также присутствуют в палитре полярного сияния. Эти цвета обусловлены взаимодействием заряженных частиц с молекулами азота на высотах около 90-100 км.​

В редких случаях можно наблюдать и более редкие цвета полярного сияния – желтый, розовый и белый.​ Эти цвета возникают при смешении основных цветов, создавая уникальные и неповторимые световые шоу на небесном полотне.

Редкость и уникальность красного северного сияния

Красное северное сияние — явление поистине редкое и захватывающее. В отличие от своего зеленого собрата, который чаще всего радует глаз наблюдателей, красное сияние появляется на небесном своде лишь при особых условиях.​

Для формирования красного свечения необходима высокая энергия солнечного ветра.​ Когда поток заряженных частиц от Солнца достигает Земли с большой скоростью, он способен проникать в более высокие слои атмосферы, на высоту от 150 до 400 км.

Именно на этих высотах концентрация атомарного кислорода достаточно высока, чтобы при столкновении с заряженными частицами излучать свет в красном диапазоне спектра.​

Красное северное сияние, помимо своей редкости, уникально и тем, что оно свидетельствует о высокой активности Солнца и мощных геомагнитных бурях, которые могут оказывать влияние на работу техники и самочувствие людей.​