Я веду репортаж из лаборатории космической погоды, где приборы фиксируют очередной прилив заряженных частиц от Солнца.
Северное сияние — незыблемый атрибут высоких широт, однако природа феномена ничуть не мистична.
Плазма и магнитное поле
Солнечный ветер несёт плазму — газ, ионизованный настолько, что электрон оторван от ядра. Поток врезается в магнитосферу планеты, вызывая возмущение линий поля. При столкновении заряженных частиц с атомами кислорода и азота высвобождается свет.
На высотах свыше 200 километров кислород излучает изумрудный оттенок с длиной волны 557,7 нанометра. Чуть ниже, в слое 100-150 километров, радует взгляд алый перламутр, генерируемый возбужденным азотом. Зрелище напоминает завесу театра, где каждая складка движется под дирижёрской палочкой поля.
Биркеландовы токи
Норвежский физик Кристиан Биркеланд ещё в начале XX века предположил существование токов, текущих вдоль силовых линий. Спутники Swarm регистрируют их амперметрами. Такие токи замыкают цепь между дневной и ночной стороной, подогревая ионосферу.
Сила тока достигает пяти миллионов ампер, что превращает полярную ионосферу в гигантскую неоновую лампу.
Влияние на инфраструктуру
Я освещаю ситуацию для радиоинженеров и авиаперевозчиков. Ионизированные слои вводят фазовый сдвиг в сигналах навигационных систем GPS, вызывают ложное определение координат. На дальнем Севере операторы энергосетей наблюдают геомагнитно-индуцированные токи в трансформаторах, перегрев иногда вызывает отключение.
Скоростные выбросы коронарной плазмы порой приводят к магнитной буре уровня G4-G5 по шкале NOAA. Я предупреждаледаю: во время такой бури полёт в полярных широтах рискует столкнуться с потерей связи на высоких частотах.
Для прогноза применяются индексы Ap и Kp, модели Coupled Magnetosphere-Ionosphere-Thermosphere (CMIT) и ENLIL. Алгоритмы обрабатывают СМЕ (coronal mass ejection) данные, полученные обсерваториями DSCOVR, ACE, STEREO, формируя карту вероятности полярных сияний.
Фотографы-охотники используют сервисы с прогнозом Ovation Prime, где радиант окрашен от жёлтого к багряному. Я нередко получаю снимки, на которых дуги выглядят как люминесцентная каллиграфия, выведенная неизвестной рукой.
Наблюдатели слышали рассказы о шёпоте сияния, феномен называется «авронт» и связывается с электрофоническим эффектом, когда колебания магнитного поля индуцируют акустические вибрации предметов возле наблюдателя.
Учёные объясняют звук низкой высотой подъёма плазмоидов, где фотонизация сопровождается электростатическим разрядом. Хотя приборы регистрируют микроплазмоиды только в тихую погоду, свидетельства очевидцев вдохновляют исследователей идти дальше.
Ближайший пик цикла солнечной активности ожидается в 2025 году, так что частота ярких сияний будет расти. Я рекомендую готовить камеры с матрицей высокой чувствительности, утепляться и смотреть на северный небосвод вдали от паразитной засветки.