Північне сяйво: спостереження за неймовірним природним феноменом

Прикраса неба над Арктикою й Антарктикою, породжена сонячною активністю, – найвидовищніший бік магнітних бур, не найшкідливішого природного явища. Північні сяйва правильніше називати полярними, тому що спостерігаються вони в районі обох магнітних полюсів Землі – Північного і Південного.

Це явище виникає після спалахів на Сонці, коли зірка викидає в космос велику кількість протонів і електронів. Через 30-50 годин в околицях Землі з’являється хмара цих заряджених частинок. Магнітне поле планети змушує їх згортати з прямого шляху і рухатися вздовж силових ліній поля. Цей шлях веде або до Північного магнітного полюса, або до Південного.

Півтори години суббурі

У полярних широтах, де силові лінії пронизують атмосферу і йдуть углиб Землі, частинки стикаються з молекулами атмосферних газів, перетворюючи нейтральні атоми на заряджені іони. Цей процес називається іонізацією. При цьому частина атомів переходить у збуджений стан. Такі атоми випромінюють світло з властивою їм довжиною хвилі:

• водень – червоний;
• азот – жовтий;
• кисень – червоний на великій висоті, зелений – нижче.

Та фаза магнітної бурі, яка супроводжується сяйвами, має назву “суббуря”. Вона триває від години до півтори. Спочатку в небі спалахує довга рівна дуга. Потім вона починає вигинатися, по ній біжать хвилі, зрештою, дуга розривається і сяйво охоплює все небо.

ККД такого “освітлювального приладу” невеликий – як у лампи розжарювання. Тільки 5% енергії суббурі витрачається на світіння, решта йде на іонізацію газів і електричні струми в атмосфері. Це “земний бік” сяйва: радіоперешкоди, відхилення налаштованих за компасом бурових інструментів і навіть мимовільне переведення залізничних стрілок.

Світіння максимальної яскравості спостерігається не на магнітних полюсах, а в так званих зонах полярних сяйв. Ці зони можна уявити собі у вигляді обручів діаметром 5-6 тисяч кілометрів. З космосу сяйва над поверхнею земної кулі виглядають як вінки на голові. Що потужніший сонячний спалах, то ширший вінок і то ближче до екватора можна бачити сяйво.

Яким буває північне сяйво

Сяйво четвертого класу. Ісландия

На фото зафіксовано момент максимуму суббурі, у полі зору одразу кілька дуг. Яскравість цього сяйва найбільша, оцінюється в чотири бали за спеціальною шкалою.

Один бал присвоюється ледь помітному світінню, не яскравішому за Чумацький Шлях, – подібні сяйва реєструються навіть під Гельсінкі в Фінляндії, але доволі нечасто. Двобальні сяйва в 10 разів яскравіші, трибальні – в 100 разів, а сяйва четвертого класу за яскравістю можна порівняти з повним Місяцем.

Яскравість дуги не постійна, вона змінюється з періодом від кількох секунд до хвилин. Під час посилення яскравості цілісна дуга зазвичай розпадається, набуваючи різноманітних форм: пульсуючі дуги, що сходяться, промені, що сходяться, драпрі (завіси), корони й окремі спалахи. Найяскравіші сяйва спостерігаються в місцеву північ. Сезонний же пік припадає на дні весняного та осіннього рівнодення.

Дорога на захід. Лапландія

На певній стадії суббурі в сяйві виникає характерний яскравий вигин. Таке утворення називається англійським терміном westward travelling surge (у буквальному перекладі “вигин, що рухається на захід”, скорочено WTS). 

Не завжди WTS вигнутий у бік заходу, але зміщується він неодмінно на захід. Пояснюється це тим, що по дузі сяйва в горизонтальному напрямку течуть струми зі сходу на захід – у напрямку, зворотному обертанню Землі.

WTS рухаються на захід і в північних, і в південних широтах. На знімку зображена активна фаза суббурі, дуга полярного сяйва розбита на дві частини, яскраво-жовтий WTS видно в центрі, поруч із хмарою. Захід ліворуч. Рання осінь, фотограф перебуває на південь від зони полярних сяйв.

Стояча хвиля. Ісландія

Рідкісне явище – пульсуючі форми на суцільній дузі – досі спантеличує фізиків. Можливо, цей феномен схожий на переривчасте світіння старих люмінесцентних ламп. Вертикальні яскраві вузли, рознесені на певну відстань, називаються “страти”.

Поява такої періодичної структури супроводжується пульсаціями магнітного поля. Іноді, дуже ненадовго, формуються стоячі хвилі, і тоді страти видно досить чітко, як на цій фотографії. Знімок зроблено після максимуму суббурі, місцевий час далеко за північ. Яскравість світіння – 3-4 бали.

Небеса, що рвуться. Аляска

Тож, де можна побачити північне сяйво? Аляска є центром полярних сяйв, де розпал суббурі можна побачити дуже чітко. Місцевий час на фото близько опівночі, яскравість світіння – 2-3 бали.

Фотографію зроблено 22 березня 2012 року під час спеціального туру для мисливців за північними сяйвами. Цей вид туризму активно розвивається в Скандинавії, Канаді, та на Алясці.

Чи можна штучно викликати полярне сяйво?

Полярні сяйва спричиняються низькоенергійними зарядженими частинками сонячного вітру. Геомагнітне поле спрямовує їх до полюсів, де вони іонізують або збуджують атоми і молекули верхніх шарів атмосфери, викликаючи світіння повітря.

Рукотворні полярні сяйва вперше виникли в тропіках під час випробувань ядерної зброї в ближньому космосі наприкінці 1950-х років. У 1973-му під час експерименту на метеорологічну ракету встановили електронну гармату, яка викликала слабке рожеве свічення іоносфери. У 1975-му такі експерименти за програмою АРАКС проводили спільно Франція і США.

У 1989-1999 роках за програмою “Інтеркосмос” виконано цілу серію активних плазмових експериментів (АПЕКС) на навколоземній орбіті. Метою було, звісно, не створення світлових шоу в атмосфері, а вивчення властивостей іоносфери, магнітосфери і поведінки в них заряджених частинок.

Цікаві факти про північне сяйво

Звідки беруться вогні

Більшість заряджених частинок сонячного вітру, які досягають нашої планети, відбиваються. Однак деяким все-таки вдається прорватися в магнітне поле Землі. Ці частинки й утворюють світіння, стикаючись із молекулами повітря у верхній частині атмосфери (приблизно за 100 км над поверхнею планети).

Жовтий, зелений і червоний кольори виникають завдяки вмісту кисню в повітрі, а за сині та фіолетові відтінки відповідає азот. Наукову назву – aurora borealis – сяйво отримало на честь римської богині ранкової зорі. Часто люди забувають, що полярне сяйво, в побуті “північне”, спостерігається і біля Південного полюса. Але його вчені називають по-іншому: aurora australis. Як бачите, північне сяйво це дуже красиве явище.

Коли можна побачити полярне сяйво

Передбачити явище практично неможливо; цей факт завжди докучав мандрівникам, які бажають на власні очі поглянути на “танці духів”. Однак оскільки ймовірність виникнення сяйва безпосередньо залежить від сонячної активності, вчені змогли встановити кілька закономірностей.

Традиційним сезоном північного сяйва вважається період між осіннім і весняним рівноденням: з 21 вересня по 21 березня. Тоді ви отримаєте чітку відповідь на питання, що таке північне сяйво. У цей час у північних широтах дуже рано темніє. Точніший час залежить від країни: десь сяйво показується тільки з грудня, а в північніших широтах барвисте видовище можна побачити і в квітні. Найвищі шанси застати сяйво – з 21:00 до 23:30. Після опівночі відхилення в магнітних полюсах Землі вирівнюються, тож імовірність знижується. Ідеальна ніч для північного сяйва – ясна і морозна.

Де можна побачити північне сяйво

Найкраще спостерігати сяйво у високих широтах: 67-70°. У Північній півкулі це територія від Аляски до півночі Скандинавського півострова. Іноді сполохи можна побачити і південніше: за сильної сонячної активності явище спостерігали і в Шотландії.

Фінляндія

Район Кільпіс’ярві у Фінляндії може похвалитися тим, що північне сяйво тут показується кожні три ночі з чотирьох. У районах Соданкюля і Рованіємі сяйво видно кожну другу ніч.

У Соданкюля працює “зоряне містечко” Астрополіс, тут феномен полярного сяйва вивчають із 1912 року. А за 11 км від міста побудовано незвичайний будинок “Корона півночі” (Revonulikota Pohjan Kurunu). Зовні він нагадує саамський чум, однак усередині розташовано вискотехнологічний зал, що відтворює північне сяйво.

Схоже шоу проводиться і в театрі “Поларіум” одного з головних лапландських міст – Рованіємі. Тут проводити час в очікуванні сяйва найвеселіше: у лютому в місті проходить фестиваль полярного сяйва (Revontulifestivaali).

На льоду річки Кемійокі влаштовують концерти і спортивні змагання, а в парку Конттінен зводять скульптури з льоду і снігу. Фінляндія дуже креативно підходить до питань зимового відпочинку, тут можна знайти багато оригінальних готелів для спостереження за зимовим небом: від селища іглу з прозорими стелями Kakslauttanen до скляних “Бульбашок Аврори” посеред лісу.

Норвегія

Норвезька частина Лапландії, губернія Фіннмарк з містом Алта, найбільше приваблює мандрівників, яким не чужий дух авантюризму. У цьому регіоні, на вершині гори Хальде, розташована найстаріша у світі обсерваторія з вивчення північного сяйва, її було побудовано 1899 року. Щоправда, сходження на гору займе 3-4 години. На жаль, таке північне сяйво в Україні не побачити.

Щоб продовжити екстремальне задоволення, можна зупинитися в готелі-голку Sorrisniva за 20 км від міста. В Алті теж проводиться свій фестиваль полярного сяйва – Borealis, він проходить у березні. Заодно можна побачити наймасштабніші в Європі перегони на собачих упряжках, на дистанції 500 і 1000 км.

Популярна у туристів губернія Тромс, в її столиці Тромсе можна відвідати Арктичний собор, творці якого надихнулися саме північним сяйвом, а також полярний музей і науково-виставковий центр “Полярія” з панорамним кінозалом.

Північним сяйвом можна насолодитися і на архіпелазі Шпіцберген. Мешканці Лонг’їра пропонують найкращий спосіб побачити сяйво для тих, хто не бажає розлучатися з теплом і затишком: тут можна знайти номери з панорамними вікнами або скляним дахом.

Швеція та Ісландія

Компанія Off the Map Travel, що займається організацією поїздок у пошуках aurora borealis, радить мандрівникам відвідати шведські місця Бьоркліден і Абіско. Чудові краєвиди пропонує й Ісландія. У двох годинах їзди від Рейк’явіка побудований чотиризірковий готель Rangá, в якому спостерігати за сяйвом можна просто з джакузі.

А в місті Стокксейрі є Центр ісландських чудес. Усередині можна подивитися документальний фільм про це природне явище, попиваючи коктейль із льодом льодовика Ватнайекюдль. З кожним роком на пошуки північного сяйва вирушає дедалі більше мандрівників; з небезпечної пригоди це стає вигідним туристичним напрямком. Однак невловимість і непередбачуваність феномена все одно зробить північну подорож захопливою, романтичною і навіть азартною.