Осевое вращение земли

Динамика суббури

Многие исследователи, включая Р. Мак-Феррона из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Д. Бейкера из Годдардовского центра космических полетов НАСА, считают, что суббури вызваны процессами, протекающими внутри хвоста магнитосферы Земли. Магнитосферный генератор возбуждает две «петли» токов, текущих в противоположных направлениях вокруг северного и южного пучков силовых линий, которые образуют северную и южную доли хвоста магнитосферы. Эти опоясывающие токи индуцируют по всей длине хвоста антипараллельные магнитные поля. Общепринято мнение, что такие антипараллельные поля могут спонтанно и взрывообразно пересоединяться, высвобождая при этом энергию, питающую магнитосферную суббурю.

Однако становится все яснее, что развитие и затухание магнитосферных суббурь частично определяются ростом и ослаблением мощности самого генератора. В начале 70-х годов мой студент-дипломник П. Перро и я попытались связать мощность генератора с различными характеристиками солнечного ветра. Мы предположили, что полная измеренная энергия, рассеиваемая во внутренней магнитосфере, равна мощности, которую солнечный ветер инжектирует в магнитосферу. Затем мы попытались проверить, существует ли корреляция между флуктуациями этой мощности и изменениями определенных характеристик солнечного ветра, измеренных с помощью спутников.

Мы установили, что мощность, диссипирующая во внутренней магнитосфере, пропорциональна произведению скорости солнечного ветра на квадрат напряженности его магнитного поля и на синус в четвертой степени половины полярного угла (измеряемого от Северного полюса) между направлением магнитного поля солнечного ветра и направлением магнитного поля Земли. Другими словами, мощность равна нулю, если магнитное поле солнечного ветра направлено на север, поскольку при этом полярный угол равен нулю, так что синус тоже равен нулю. Напротив, мощность максимальна, когда поле солнечного ветра направлено на юг, поскольку полярный угол при этом равен 1800 и синус половины этого угла максимален.

М.И. Пудовкин и его сотрудники из Ленинградского университета, а также другие ученые вывели эту формулу теоретически, предположив, что магнитосфера ведет себя как МГД-генератор. Патриция Райф и ее коллеги показали, что измеренные вариации перепада электрического потенциала через полярную шапку (обусловленного таким авроральным генератором) тесно связаны с величиной мощности, вычисленной с помощью нашего уравнения. Кроме того, каждое большое увеличение мощности (превышающее 10000 МВт) связано не только с увеличением перепада потенциала, но и с интенсификацией авроральных суббурь.

Мы обнаружили, что авроральный овал сужается и расширяется в зависимости от величины мощности, поступающей от аврорального генератора, которая в свою очередь зависит от северо-южной компоненты межпланетного магнитного поля. Эти данные наблюдений указывают на то, что суббури происходят особенно часто, когда вектор магнитного поля солнечного ветра поворачивается на юг — это решающее свидетельство в пользу того, что суббури «контролируются» солнечным ветром, а не спонтанными явлениями внутри магнитосферы.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. На рисунке изображены точечный источник света \( L \), предмет \( K \) и экран, на котором получают тень от предмета. При мере удаления предмета от источника света и приближения его к экрану (см. рисунок)

1) размеры тени будут уменьшаться
2) размеры тени будут увеличиваться
3) границы тени будут размываться
4) границы тени будут становиться более чёткими

2. Размеры изображения предмета в плоском зеркале

1) больше размеров предмета
2) равны размерам предмета
3) меньше размеров предмета
4) больше, равны или меньше размеров предмета в зависимости от расстояния между предметом и зеркалом

3. Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим лучом и отражённым увеличили на 30°. Угол между зеркалом и отражённым лучом

1) увеличился на 30°
2) увеличился на 15°
3) уменьшился на 30°
4) уменьшился на 15°

4. Какое из изображений — А, Б, В или Г — соответствует предмету MN, находящемуся перед зеркалом?

1) А
2) Б
3) В
4) Г

5. Предмет, расположенный перед плоским зеркалом, приблизили к нему на 5 см. Как изменилось расстояние между предметом и его изображением?

1) увеличилось на 5 см
2) уменьшилось на 5 см
3) увеличилось на 10 см
4) уменьшилось на 10 см

6. Предмет, расположенный перед плоским зеркалом, удалили от него так, что расстояние между предметом и его изображением увеличилось в 2 раза. Во сколько раз увеличилось расстояние между предметом и зеркалом?

1) в 0,5 раза
2) в 2 раза
3) в 4 раза
4) в 8 раз

7. Чему равен угол падения луча на границе вода — воздух, если известно, что угол преломления равен углу падения?

1) 90°
2) 60°
3) 45°
4) 0°

8. Луч света переходит из стекла в воздух, преломляясь на границе раздела двух сред. Какое из направлений 1-4 соответствует преломлённому лучу?

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

9. Свет распространяется из масла в воздух, преломляясь на границе раздела этих сред. Па каком рисунке правильно представлены падающий и преломлённый лучи?

10. Световой луч падает на границу раздела двух сред. Скорость света во второй среде

1) равна скорости света в первой среде
2) больше скорости света в первой среде
3) меньше скорости света в первой среде
4) используя один луч, нельзя дать точный

11. Для каждого примера из первого столбца подберите соответствующее физическое явление из второго столбца. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРИРОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
A) изображение стоящих на берегу деревьев в «зеркале» воды
Б) видимое изменение положения камня на дне озера
B) эхо в горах

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) отражение света
2) преломление света
3) дисперсия света
4) отражение звуковых волн
5) преломление звуковых волн

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу

1) угол преломления равен углу падения, если оптическая плотность двух граничащих сред одинакова
2) чем больше показатель преломления среды, тем больше скорость света в ней
3) полное внутреннее отражение происходит при переходе света из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную
4) угол преломления всегда меньше угла падения
5) угол преломления всегда равен углу падения

Полярные сияния других планет Солнечной системы

Магнитные поля планет-гигантов Солнечной системы значительно сильнее магнитного поля Земли, что обуславливает больший масштаб полярных сияний этих планет по сравнению с полярными сияниями Земли. Особенностью наблюдений с Земли (и вообще из внутренних областей Солнечной системы) планет-гигантов является то, что они обращены наблюдателю освещённой Солнцем стороной и в видимом диапазоне их полярные сияния теряются в отражённом солнечном свете. Однако благодаря высокому содержанию водорода в их атмосферах, излучению ионизированного водорода в ультрафиолетовом диапазоне и малому альбедо планет-гигантов в ультрафиолете, с помощью внеатмосферных телескопов (космический телескоп «Хаббл») получены достаточно чёткие изображения полярных сияний этих планет.

Космический телескоп “ Хаббл “

Особенностью Юпитера является влияние его спутников на полярные сияния: в областях «проекций» пучков силовых линий магнитного поля на авроральный овал Юпитера наблюдаются яркие области полярного сияния, возбуждённые токами, вызванными движением спутников в его магнитосфере и выбросом ионизированного материала спутниками — последнее особенно сказывается в случае Ио с её вулканизмом.

На изображении полярного сияния Юпитера, сделанного космическим телескопом «Хаббл» (справа) заметны такие проекции: Ио (пятно с «хвостом» вдоль левого лимба), Ганимеда (в центре) и Европы (чуть ниже и справа от следа Ганимеда).

Опоясывающие вторую по величине планету Солнечной системы кольца — одно из самых захватывающих зрелищ, доступных для земных телескопов. А на изображении, полученном при помощи прибора STIS космического телескопа Хаббл, можно увидеть другого рода кольца вокруг Сатурна — окружающие его полюса кольца ультрафиолетовых полярных сияний. Поднимающиеся более чем на тысячу миль над верхней границей облаков, эти полярные сияния Сатурна во многом подобны земным.

Энергичные заряженные частицы солнечного ветра направляются магнитным полем планеты в полярные области, где они взаимодействуют с атмосферными газами. Следя за динамикой полярных сияний на Сатурне, исследователи могут дистанционно исследовать атмосферу планеты и ее магнитное поле. На этом изображении, выполненном в условных цветах, протяженные красные области полярного сияния соответствуют излучению атомарного водорода, в то время как более компактные белые области связаны с водородными молекулами. В 2004 г. NASA планирует начинать детальное исследование системы Сатурна с использованием межпланетной станции «Кассини» (Cassini).

Межпланетная станция “ Кассини “

Наблюдение полярных сияний

Наиболее часто полярные сияния имеют вид лент или пятен, напоминающих облака. Более интенсивное сияние приобретает форму лент, которые при уменьшении интенсивности превращаются в пятна. Ленты могут также исчезать, не разбиваясь на пятна. Ленты обычно простираются с востока на запад на тысячи километров, напоминая гигантский занавес. Высота этого занавеса достигает нескольких сот километров, а толщина всего лишь несколько сот метров. Поэтому такой занавес прозрачен, и сквозь него можно различать звезды. Нижний край занавеса обычно резко очерчен и чаще подкрашен в красный или розовый цвет, а верхний, размытый постепенно исчезает с высотой. Иногда возникают интенсивные сияния, которые охватывают большую часть полярного района и характеризуются беловато-зеленоватым свечением. Они называются шквалами и характерны для периодов повышенной солнечной активности.

По яркости сияния разделяются на четыре класса, отличающиеся друг от друга в 10 раз. В первый класс попадают еле заметные сияния, сходные по своей яркости с Млечным Путем. Сияния же четвертого класса по яркости можно сравнить с полной Луной.

Полярные сияния в северном полушарии обычно движутся на запад со скоростью примерно 1 км/с. Верхние слои атмосферы в области сияний заметно нагреваются, что приводит к появлению восходящих потоков газа. В результате на больших высотах увеличивается плотность газовой среды. Последнее вызывает дополнительное торможение искусственных спутников Земли в этой области. Сияния также сопровождаются сильными вихревыми токами в огромных областях пространства. В результате индуцируются сильные магнитные поля и развиваются так называемые магнитные бури. Яркие вспышки сияния могут сопровождаться звуками, похожими на треск. Сильные изменения в ионосфере сказываются на качестве радиосвязи. В большинстве случаев она ухудшается.

Что такое принцип Гюйгенса

Для построения волновой теории распространения световых волн голландский физик Христиан Гюйгенс в 1678 г. предложил взять за основу принцип, состоящий из двух постулатов (утверждений, принимаемых в качестве аксиом):

Каждая точка среды, до которой дошло возмущение (световая волна), сама становится источником вторичных, сферических волн;
Поверхность, касательная ко всем вторичным волнам, представляет собой волновую поверхность в следующий момент времени. Фронт волны — это огибающая фронта вторичных волн.

Рис. 2. Принцип Гюйгенса.

На представленном рисунке показан фронт световой волны, распространяющийся со скоростью v в два соседних момента времени — t и t+Δt. Точки фронта волны в момент времени t являются источниками вторичной волны в момент времени t+Δt.

Принцип Гюйгенса позволил получить два закона отражения света, которые подтвердились результатами многочисленных экспериментов:

1 закон отражения света:
Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости;
2 закон отражения света:
Угол отражения β равен углу падения α.

Второй закон устанавливает только соотношение между углом падения и углом отражения. Но часть света может преодолеть границу раздела сред (преломиться) и пройти внутрь второй среды. Количество прошедшего света и величина угла преломления вычисляются с помощью других формул.

Применение зеркального и диффузного отражения

В нашей повседневной жизни можно найти ряд применений диффузного и зеркального отражения. Здесь мы собираемся обсудить два основных приложения, с которыми мы сталкиваемся почти каждый день:

Рассеянное отражение: когда мы ведем автомобиль, любой вид бликов мешает водителю сосредоточиться на дороге. В сезон дождей, когда большая часть дороги мокрая и отражает свет, исходящий от фар других автомобилей, управлять автомобилем становится сложно. Эти блики будут результатом зеркального отражения луча света. Однако шероховатая поверхность дороги помогает поддерживать рассеянное отражение, которое уменьшает блики в глазах водителя. Когда вода заливает щебень дороги, она становится более гладкой, что приводит к зеркальному отражению.
Зеркальное отражение: теперь давайте рассмотрим применение отражения в фотографии. Все мы видели и аплодировали красивым пейзажам природы, состоящим из спокойного водоема на переднем плане, отражающего объекты, присутствующие на заднем плане, сбоку или над головой. Когда вода спокойная, ее поверхность гладкая, и она действует как зеркало, применяя принцип зеркального отражения для формирования изображений. Теперь, что касается камеры, объектив камеры может напрямую принимать отраженные световые лучи от водоема (подвергаясь зеркальному отражению). Если свет попадет на другую шероховатую поверхность (подвергающуюся диффузному отражению) до того, как достигнет камеры, то объектив камеры не сможет захватить изображение отражения водного объекта. Следовательно, только когда зеркальное отражение направляет широкий луч света вместе на объектив камеры, он может сформировать точную копию изображения.

Полярное сияние (северное сияние) с точки зрения науки

Ученые уже достаточно давно объяснили природу такого интересного и захватывающего своей красотой атмосферного явления, как полярное сияние. Причиной возникновения полярного сияния является наше светило, на котором постоянно возникают вспышки и взрывы.

Сравнить их мощность с чем-то на нашей планете практически невозможно: мельчайшие частицы вещества, из которого и состоит солнце, выбрасываются в космос с огромной силой. Чем сильнее вспышка на солнце, тем больше вещества выбрасывается в сторону его планетарной системы. Стоит отметить, что заряженные частицы несутся в космосе с огромной скоростью и способны преодолеть расстояние от солнца до планеты Земля менее чем за 30 часов. Как всем хорошо известно, из такого сложного школьного предмета, как физика, Земля обладает магнитным полем.

Именно оно «переносит» большинство электронов и протонов к полюсам нашей планеты. Так как на полюсах планеты атмосфера наиболее разрежена, там и возникает полярное сияние. Видимый глазу солнечный ветер — так еще можно проще объяснить это одно из чудес природы. Разноцветные узоры, короны, переливающиеся фантастическими красками пятна – все это проявления полярного сияния. Чем сильнее вспышка на солнце, тем ярче и продолжительнее сияние. Удивительно то, что само сияние происходит на высоте до 140 километров от поверхности Земли.

Чаще всего захватывающее дух зрелище проявляет себя во всей своей красе над территорией Северной Гренландии, в Сибири, в Норвегии и на Аляске.

К слову, повышенную активность солнца могут ощутить на себе и люди, страдающие различными хроническими заболеваниями. Зачастую скорость и количество электронов и протонов может быть настолько велика, что магнитное поле не всегда способно «переправить» их к полюсам: в этом случае довольно часто на Земле выходит из строя электроника, на время пропадает радиосвязь.

Полярное сияние – это явление, которое, как выяснилось, характерно не только для планеты Земля. Телескоп Хаббл, который облетал самую огромную планету нашей солнечной системы Юпитер, передал снимки полярного сияния на ее полюсах. Так как магнитное поле Юпитера во много раз превышает по мощности магнитное поле Земли, то и полярное сияние там в тысячи раз ярче. Оно охватывает не только Юпитер, но и его спутники.

К слову, полярное сияние может возникнуть на любой из планет нашей солнечной системы, по предположениям, даже на самой удаленной от солнца. Исключение составляет только Венера, на которой нет магнитного поля, а значит, и не может возникнуть полярного сияния: всю атаку заряженных и смертоносных солнечных частиц на себя принимает вся поверхность планеты.

Какие бывают

Существуют различные виды миражей: неподвижные, перемещающиеся, вертикальные и горизонтальные. Причины возникновения каждого из них различны, как и явления в атмосфере, их вызывающие.

Выделяют следующие виды миражей:

нижний;
боковой;
верхний;
объемный;
фата-моргана;
фантом дальнего видения.

Нижний

Нижний (или как его еще называют озерный) мираж встречали многие люди, проезжая летом на автотранспорте по асфальту. Визуально казалось, что впереди дорога залита водой или на ней имеется лужа.

Иллюзия рассеивалась по мере приближения. Объяснение довольно романтично – мираж неба на горячем асфальте. Такое же явление возникает на раскаленном песке пустыни. Нижний разогретый воздух, отразившись от земной поверхности, попадает в поле зрения. Человек видит кусочек неба, принимая его за водную поверхность.

Боковой

При расположении воздушных слоев одинаковой плотности не горизонтально, а под углом или вертикально, появляется боковой мираж. Он может возникнуть как отражение света от разогретой стены дома или от печи. Также его можно увидеть утром на берегу водоема около отвесных скал, когда солнце уже появилось, но не успело прогреть воду и воздух над ней. Природа этого вида такая же, как у нижнего — лучи света отражаются от нагретой прослойки воздуха.

Верхний

Верхний мираж наблюдается, когда над слоем холодного воздуха оказывается более нагретый. Он может быть принесен южным ветром. Лучи от предметов, находящихся на земле, начинают двигаться по дуге. Описав ее, свет спускается вниз, но на большом расстоянии от источника. Оно может исчисляться десятками и сотнями километров. Горизонт «приподнимается» и возникает мираж.

Такой вид встречается реже, чем нижний, но имеет более стабильный характер, поскольку согласно законам физики холодный воздух остается внизу, а теплый наверху. Часто наблюдается над холодной водой. При возникновении такого явления можно увидеть корабль или гору, плывущие в небе. В зависимости от расстояния и разницы температур изображение бывает прямое и перевернутое. Возможна мозаика из этих вариантов.

Объемный

Объемный мираж является видением самого себя. Он возникает в горах, когда для этого возникают определенные условия – стоячие пары воды. Изображение получается искаженным на близком расстоянии от оригинала.

Фата-моргана

Сочетание нескольких форм вызывает непростое оптическое явление – фата-моргана. Это наиболее сложный из всех видов миражей. Предметы, находящиеся вдалеке, становятся видны многократно и с резкими искажениями. Четкого объяснения, как образуется этот феномен, не существует, но теорий, дающих определение этому явлению, имеется в большом количестве.

Условия образования фата-морганы – чередование плотности в нижних слоях воздуха из-за разницы температур. Каждый слой дает свое зеркальное отражение. Кроме этого, происходит преломление лучей. В результате реальные объекты дают искаженные изображения, которые частично накладываются друг на друга. Со временем эта картина быстро меняется, что создает причудливую картину.

В редком случае фата-моргана образуется при появлении одновременно верхних и нижних миражей. Лучи преломляются в обоих слоях, создавая картину, искаженную до неузнаваемости. Изменяются также и реальные размеры.

Фата-моргану, в частности, наблюдают вблизи от морского берега. Это может привести к тому, что полярные исследователи недооценивают расстояние между различными объектами. Эффект фата-морганы создает видимость гор и кораблей над поверхностью океанов и морей. Сложный вариант фантома вследствие крутых переломов имеет двойное и тройное изображение.

Фантом дальнего видения

Один из известных примеров фантома дальнего видения – призрачный парусный корабль «летучий голландец». Согласно мифу он вечно бороздит моря, не имея возможности пристать к берегу. Встреча с ним является плохим предзнаменованием. В реальности это означает, что моряки видели проекцию корабля, плывущего на большом от них расстоянии.

Появление фантома дальнего видения становится возможным, когда воздушные массы нагреваются от земной поверхности, поднимаются наверх и там охлаждаются. Если по разным причинам под холодными воздушными массами оказывается более теплый, то при большой разнице температур световые лучи поднимаются, а затем опускаются на большом расстоянии от источника.

Другие явления

Мощность аврорального генератора в конечном счете определяется активностью Солнца, в частности, такими явлениями, как солнечные вспышки и мощные выбросы корональных газов, которые генерируют ударные волны, распространяющиеся в солнечном ветре. Сразу за фронтом ударной волны скорость солнечного ветра достигает 500-1000км/с, магнитное поле сжимается и вследcтвиe этого усиливается. Когда ударная волна сталкивается с магнитосферой, мощность генератора может возрасти до 10 млн Мвт или даже более, при условии, что магнитное поле солнечного ветра направлено на юг.

Эта ситуация может привести к геомагнитной буре. Во время такой бури авроральный овал очень сильно расширяется к экватору. При этом он может исчезнуть с неба Аляски и появиться на широте границы США и Канады или даже еще южнее. В таких сияниях очень возрастает интенсивность красной кислородной линии с длиной волны 630 нм, что, по-видимому, объясняется возбуждением атомов кислорода нагретыми электронами. В это же время усилившиеся в радиационных поясах токи создают сильные магнитные поля даже на довольно низких широтах в магнитосфере и на Земле. В последнее время мои коллеги, занимающиеся физикой Солнца, и я попытались понять, как солнечные ударные волны влияют на магнитосферу. Вспышка в центре диска Солнца может генерировать ударную волну, распространяющуюся к Земле вдоль линии Солнце — Земля. При этом волновой фронт столкнется с магнитосферой почти точно в ее «носовой» части, межпланетное поле подвергнется сильному сжатию и поэтому возрастет по величине. Это в свою очередь резко увеличит мощность аврорального генератора. Если же вспышка произойдет вблизи края солнечного диска, то ударная волна от нее будет распространяться в направлении, перпендикулярном линии Солнце — Земля, и поэтому она лишь скользнет по «носовой» части магнитосферы, вызвав только небольшое сжатие. В такой ситуации даже интенсивная вспышка может и не привести к появлению сильного сияния.

Другое явление, которое воздействует на авроральную активность, это корональные дыры — области, свободные от солнечных пятен. Такие дыры генерируют высокоскоростные потоки в солнечном ветре. Они особенно хорошо развиты на спаде солнечного цикла. Часто две большие дыры появляются одновременно: одна — в Северном полушарии Солнца, а другая — диаметрально противоположно — в Южном полушарии. Каждая корональная дыра испускает широкий поток солнечного ветра.

Поскольку Солнце вращается по отношению к Земле с периодом около 27 дней, наблюдается эффект сегнерова колеса: один поток достигает Земли, а через две недели за ним следует другой. Земля находится внутри каждого потока приблизительно одну неделю. В течение этого времени мощность генератора высока и переменна. Корональные дыры обычно сохраняются в течение многих месяцев и поэтому на спаде солнечного цикла в этот период каждые 27 дней будут наблюдаться по два интервала повышенной авроральной активности длительностью неделю каждый. По-видимому, солнечный ветер испускается с большей скоростью из высокоширотной области корональной дыры; вероятно, этим можно объяснить тот факт, что авроральная активность возрастает вблизи осеннего и весеннего равноденствий, когда Земля находится на самых высоких гелиографических широтах.

Ключ к пониманию некоторых солнечных событий могут действительно дать исследования полярных сияний. Как и сияния, солнечные вспышки обусловлены излучением возбужденных атомов и выглядят как яркие образования типа аврорального занавеса; несомненно, они обусловлены аналогичными физическими процессами. Уже давно было высказано предположение, что солнечные вспышки получают энергию в результате пересоединения силовых линий магнитного поля Солнца. Теория требует существования так называемых бессиловых полей, которые идентичны продольным токам в земной магнитосфере

Поэтому очень важно найти генераторный механизм, способный дать энергию для создания бессиловых полей и солнечных вспышек. Возможно, необходимую энергию генерируют движения газа на видимой поверхности Солнца, которую можно сравнить с земной ионосферой

Я надеюсь, что изучение полярных сияний внесет вклад в объяснение природы различных астрофизических явлений. В конце концов, разреженная плазма, пронизанная магнитными полями, существует в большинстве астрономических объектов; взаимодействие потоков замагниченной плазмы и атмосферы таких намагниченных небесных тел, как звезды, планеты и кометы, может быть широко распространено. Из всех таких процессов только сияния дают в наше распоряжение готовую «лабораторию»,в которой ученые могут проверять и подтверждать свои теории прямыми наблюдениями.

1989 г.

Иcкуccтвeннoe пoляpнoe cияниe

Пpи жeлaнии чeлoвeк мoжeт coбcтвeннopучнo вызвaть пoляpнoe cияниe. K пpимepу, пoляpнoe cияниe фopмиpуeтcя ядepным взpывoм в вepxниx cлoяx aтмocфepы. Koгдa-тo тaкoй oпыт был пpoвeдeн aмepикaнcким миниcтepcтвoм oбopoты. Toгдa вoeнныe cмoгли coздaть дугу poвнoгo мaлинoвoгo цвeтa, кoтopый пocтeпeннo мeнялcя нa фиoлeтoвый, кpacныe и зeлeный. Пpoaнaлизиpoвaв цвeт иcкуccтвeннoгo пoляpнoгo cияния, учeныe cдeлaли вывoд o тoм, чтo пpичинa иx фopмиpoвaния oбуcлoвлeнa вoзбуждeниeм aтмocфepнoгo aзoтa и киcлopoдa и cтoлкнoвeниeм иx c зapяжeнными чacтицaми.

Taкжe пoляpнoe cияниe мoжeт cфopмиpoвaтьcя вcлeдcтвиe paкeтнoгo выбpoca. Пpoчeм учeныe нaзывaют дaннoe явлeниe иcкуccтвeнным cвeчeниeм. Hижe пpeдcтaвлeны фoтo ceвepныx cияний. Oднaкo вы мoжeтe вocпoльзoвaтьcя cпeциaльным туpoм или экcкуpcиeй, чтoбы увидeть этo явлeниe caмocтoятeльнo. Или жe иcпoльзуйтe нaши oнлaйн тeлecкoпы, чтoбы пoлюбoвaтьcя нa пoляpнoe cияниe, зa кoтopым нaблюдaют вeб кaмepы в peжимe peaльнoгo вpeмeни.

WP: потрясла учёных — температура в Антарктике в моменте подскочила на 40 градусов выше нормы

Температура в восточной части Антарктике подскочила на беспрецедентные 40 °C выше нормы — до -17,7 °C, что потрясло учёных и побило все рекорды, пишет The Washington Post. Как отмечают исследователи, причиной жары стала атмосферная река, из-за которой на континенте выпало большое количество осадков, улетучиться которым помешала зона высокого давления.

На этой неделе самое холодное место на планете внезапно столкнулось с неожиданным и доселе невиданным по своим масштабам потеплением: температура над восточным антарктическим ледяным покровом поднялась на несколько десятков градусов выше нормы. Данный эпизод побил все известные рекорды и потряс учёных, пишет The Washington Post.

«Это явление совершенно беспрецедентно и перевернуло все наши ожидания относительно климатической системы в Антарктике», — сообщил исследователь в области полярной метеорологии в Университете Гренобль-Альпы Джонатан Вилль.

«Антарктическую климатологию только что пришлось переписать», — отметил другой исследователь Стефано ди Баттиста. По его словам, такие температурные аномалии считались «невозможными» и «немыслимыми» до того, как они произошли в реальности.

По словам Вилля, в некоторых районах восточной Антарктиды температура подскочила на 40 °C выше нормы и остаётся таковой уже три дня. Он сравнил это явление с периодом аномально жаркой погоды на северо-западе Тихого океана, которая, по мнению учёных, была бы «практически невозможной» без глобального потепления, вызванного человеческой деятельностью.

Конечно, в антарктических реалиях жара — это понятие относительное. Иными словами, вместо -40 °C или -51 °C, температура приблизилась к -18 °C или -12 °C. Однако по антарктическим стандартам — это аномально тёплая погода.

Среднемесячная максимальная температура в марте на станции Восток — в центре восточного ледяного покрова — примерно -53°C. Однако в пятницу температура подскочила до -17,7 °C, что стало рекордно высоким показателем за март за всё время ведения наблюдений в этом районе. При этом предыдущий рекорд был на целых 15 градусов меньше.

По словам Вилля, причиной тёплой погоды в Антарктике стала необычная атмосферная река, или узкий коридор водяного пара в небе. Если верить компьютерным моделям, атмосферная река достигла материка между станциями Дюмон-д’Юрвиль и Кейси и породила большое количество осадков, которые могли привести таянию в этом районе.

При этом осадки распространились вглубь континента. Однако сформировавшийся над Восточной Антарктикой крайне мощный так называемый тепловой купол, в котором тёплый воздух давлением выталкивается вниз, помешал влаге улетучиться. Ожидается, что вскоре атмосферная река покинет континент, однако влага может там задержаться ещё на какое-то время. Судя по всему, аномально высокие температуры даже привели к некоторому таянию, причём речь в данном случае идёт о регионе, где этого почти никогда не бывает.

Тем не менее, Вилль не стал категорически утверждать, что этот феномен вызван глобальным потеплением, однако отметил, что он действительно считает, что повышение температуры создало благодатную почву для такого события.

Ответы на наиболее распространенные вопросы

Что такое северное сияние? Это свечение верхних слоев атмосферы Земли, возникающее в результате соударения заряженных солнечных частиц и газов в атмосфере. А Северное потому, что происходит в Северном полушарии.
Почему происходит северное сияние? Потому что в процессе взаимодействия заряженных частиц и атомов кислорода и азота (основные компоненты атмосферы), последние переходят в возбужденное состояние испуская при этом кванты света. Также атомы излучают фотоны и при обратном переходе в основное состояние.
Когда бывает северное сияние? Во время сильных магнитных бурь, следите за космической погодой!
Как часто бывает северное сияние? Чаще всего они возникают на пике 11-летнего Солнечного цикла и в течении 2-3 после него.
Можно ли увидеть днем северное сияние? Нет, солнечный свет почти полностью забивает слабое свечение атмосферы.
Полярное сияние на разных полюсах идентично? Фактически да, оно повторяет форму, цвета и продолжительность, но ученые выявили что на разных полюсах оно, все же, имеет небольшие отличия.
Полярное сияние видно из космоса? Как раз из космоса его лучше всего наблюдать. С орбиты вы сможете увидеть так называемый авроральный овал, формирующийся у магнитных полюсов нашей планеты.
Где можно наблюдать северное сияние? В любых местах наиболее близко расположенных к Северному и Южному полюсу, чем ближе, тем оно ярче и выше будет располагаться над головой. В каких странах можно увидеть северное сияние: Исландия, Норвегия, Дания, Россия, Канада и на острове Гренландия.
Где в России увидеть северное сияние можно в наилучших условиях? Если нет возможности поехать ближе к северному магнитному полюсу, то можно ограничится поездкой в Мурманск.
Почему полярное сияние называют северной авророй? Потому что аврора это и есть полярное сияние, а так как мы с вами живем в Северном полушарии, то для нас она северная аврора.
Бывает ли северное сияние летом? Да, оно происходит в любое время года и зависит от солнечных бурь.

Искусственное полярное сияние (северное сияние)

Возможно ли насладиться таким фантастическим зрелищем, как полярное сияние, создав его искусственно? Естественно, можно. В лабораториях довольно часто проводятся опыты, где ученые изучают особенности и свойства этого атмосферного явления, его влияние на живые организмы. Также искусственное «полярное сияние» можно «довольно просто» создать и в более крупных масштабах. Для этого необходимо всего лишь… взорвать на высоте 40 километров над поверхностью Земли атомную бомбу.

При ядерном взрыве в слоях атмосферы возникает свечение, практически полностью идентичное полярному сиянию. Фантастическим зрелищем смогли полюбоваться 1 и 12 августа 1958 года наблюдатели из Соединенных Штатов Америки, испытывавшие атомные бомбы над атоллом Джонстон. Тогда были взорваны две бомбы на высоте 40 и 70 километров над поверхностью Тихого океана. На этих двух взрывах американцы не остановились, и уже с 27 августа по 6 сентября провели еще три испытания. Удивительно, но после них малиновое сияние, плавно переходящее в фиолетовое, можно было наблюдать на противоположном конце планеты. Ученые объяснили такой «феномен» достаточно просто: противоположная сторона планеты геомагнитно сопряжена с территорией, над которой проводились испытания.

В последнее время различные туристические агентства предлагают своим клиентам туры в места, где можно воочию увидеть полярное сияние, вызванное, конечно же, естественными причинами, а не связанные с испытаниями ядерного оружия.

Если турист уверен в своих силах и способен перенести суровый климат, ему следует обязательно принять такое предложение, ведь это зрелище действительно выглядит фантастически и на всю жизнь останется в памяти.

Как объяснить природу возникновения

Северное сияние возникает необычно. Столкновения происходят между молекулами и атомами в рамках атмосферного слоя, а также между частицами с зарядом. Различия, которые можно наблюдать в цвете, связаны, в первую очередь, с конкретным типом сталкивающегося газового вещества. Самый распространённый оттенок – бледно-желто-зеленый. Он создаётся кислородными молекулами, которые находятся на высоте, равной 80 километров над Землёй. Некоторые сияния создаются кислородными атомами на высоте, равной около 300 километров. При влиянии азота появляется синий, пурпурный или красный оттенок.

Северное сияние на Аляске.JPGСеверное сияние на Аляске

вывод

Отражение света — это естественное явление, которое ежедневно сопровождает нас в нашей жизни. Это настолько, что мы воспринимаем цвета благодаря ему. Есть свидетельства его изучения уже в классической Греции, хотя правила, которыми он управляется, начали определяться только в семнадцатом веке, при Снеллиусе.

В настоящее время его приложения многочисленны и разнообразны. Некоторые, конечно, вы бы не вообразили, и они вовлечены в такие неожиданные процессы, как передача информации по оптоволоконным кабелям.

Не только физика присутствует во всем, что нас окружает, свет также неотделимо сопровождает нас в нашем открытии реальности. Не зря, именно благодаря ей мы воспринимаем окружающий мир.