Текст уведомления здесь

Все, что вы хотели знать о полярных сияниях, но боялись спросить

Что такое полярное сияние, где его найти и как не пропустить

Полярное сияние, Aurora Borealis, Aurora Australis, пазори, сполохи — все это названия одного и того же красочного явления. Племена индейцев Северной Америки принимали свечение атмосферы за свет фонарей, которые несут с собой духи, разыскивающие умерших охотников. Эскимосы представляли, что это небожители играют в подобие футбола черепом моржа. «Чердак» разбирается, что мы знаем о полярном сиянии сегодня.
Добавить в закладки
Комментарии

Полярное сияние возникает благодаря солнечному ветру: протоны и электроны, которые родились на Солнце, преодолевают путь в 150 000 000 км и попадают в верхние слои атмосферы Земли. Там они, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля планеты, переносятся в сторону полюсов. Когда эти частицы опускаются до высоты 400—100 км над уровнем моря, они начинают взаимодействовать с атомами азота и кислорода, возбуждая их. Для того чтобы вернуться в первоначальное состояние, атомы излучают энергию в виде квантов света в ультрафиолетовом, инфракрасном и видимом свете. Спектр излучения веществ в атмосфере определяет цвет полярных сияний: например, за зеленый цвет отвечает кислород, а за фиолетовый — азот.

Спектр излучения полярного сияния. Изображение: www.atoptics.co.uk, перевод: «Чердак»

Спектр излучения полярного сияния. Изображение: www.atoptics.co.uk, перевод: «Чердак»

Некоторые наблюдатели отмечают, что интенсивные полярные сияния сопровождаются свистящими звуками и легким треском. И действительно, ученым из финского института Аальто в 2012 году удалось зарегистрировать легкие хлопки во время свечения атмосферы, однако они не поспешили однозначно связывать записанные звуки с сиянием.

Полярное сияние многие называют северным, и это не ошибка, а частный случай явления. Свечение атмосферы чаще всего наблюдают именно на севере России, Норвегии или Канады, а увидеть его на юге гораздо сложнее, потому что суши на нужных широтах Южного полушария не так уж много.

А вот на самих полюсах северного сияния не видно. Сияния наблюдаются на территориях так называемой авроральной зоны. Она имеет форму колец, смещенных на ночную сторону Земли, с центрами в магнитных полюсах планеты. Они не совпадают с географическими: так, северный магнитный полюс с начала XVII века находится на севере Канады и движется в сторону России.

Перемещение северного магнитного полюса Земли с начала XVII века. Красные точки — наблюдавшиеся положения, синие — расчетные положения. Изображение: Cavit / Wikimedia Commons

Перемещение северного магнитного полюса Земли с начала XVII века. Красные точки — наблюдавшиеся положения, синие — расчетные положения. Изображение: Cavit / Wikimedia Commons

Интенсивность полярных сияний сильно зависит от солнечной активности, которая, в свою очередь, не постоянна, а циклически меняется. Обычно кульминация приходится на окончание 11-летнего солнечного цикла. Именно тогда и наблюдаются самые эффектные зрелища.

Многие знают, что полярное сияние Земли видно даже из космоса, и притом лучше, чем с поверхности планеты, так как наблюдателю не мешают ни солнце, ни облака, ни искажающее влияние нижних слоев атмосферы. Вот так выглядит аврора с борта МКС:

Но Земля — не единственная планета Солнечной системы, которой повезло приютить полярные сияния. Магнитные поля планет-гигантов мощнее земного, и сияния там интенсивнее. Однако, если планета обращена к земному наблюдателю освещенной стороной, свечение атмосферы будет теряться в рассеянном солнечном свете. Тем не менее с помощью космических телескопов ученым удается получить достаточно четкие изображения полярных сияний на других планетах. Так, в середине прошлого года NASA опубликовало съемку полярных сияний на Юпитере с телескопа «Хаббл». Размер авроральной зоны на снимках втрое превышает диаметр Земли.

Полярное сияние на Юпитере. Видео: NASA, ESA, J. Nichols (University of Leicester), and G. Bacon (STScI)

Так или иначе, полярные сияния были зафиксированы у всех газовых гигантов. А вот среди планет земной группы не повезло только Меркурию: из-за своей близости к Солнцу он лишился атмосферы и заряженным частицам не с чем взаимодействовать. Венера и Марс не имеют глобального магнитного поля, однако локальные сияния наблюдаются и там. Более того, недавно ученым удалось обнаружить экзопланету LSR J1835+3259, на которой, предположительно, появляются ярко-красные сияния.

Как сделать

Полярное сияние можно вызвать и искусственным путем. Так, например, в 1975 году Советский Союз и Франция провели эксперимент под названием ARAKS (Artificial Radiation and Auroral Kerguelen — Soviet Union). С архипелага Кергелен в Индийском океане ученые запустили ускоритель частиц, который на высоте нескольких сотен километров испускал электроны. Двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля Земли, эти электроны попали в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Архангельской областью. Погода не позволила наблюдать явление с поверхности Земли, но оно было зарегистрировано приборами.

Полярные сияния можно смоделировать даже в небольшой лаборатории. Французские ученые создали специальное устройство, которое имитирует условия в атмосфере Земли на высоте 80 километров — магнитные поля, потоки заряженных частиц, радиационные пояса и бедный кислородом разреженный воздух. С помощью установки можно воссоздать сияния, возникающие не только в атмосфере Земли, но и в атмосферах других планет.

Лабораторная модель полярных сияний. Фото: David Monniaux / Université Paris-Sud
Лабораторная модель полярных сияний. Фото: David Monniaux / Université Paris-Sud

Как не пропустить

Чтобы оценить вероятность возникновения сияний, используют несколько индексов и параметров. В первую очередь, это K-индекс — отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трехчасового интервала. Его измеряют на 13 специальных геомагнитных обсерваториях, из которых ближайшая к Европейской части России находится в Швеции. Индекс принимает значения от 0 до 9, где 0 — минимальная солнечная активность, 9 — сильнейшая магнитная буря, которая случается не больше четырех раз за 11-летний цикл.

На сервисах, которые прогнозируют сияния, также используют Kp-индекс. Приставка «p» означает «planetary», то есть это K-индекс, рассчитанный в среднем по планете. Если он высок, то где-то точно сияет, только это «где-то» может быть в другой части света, а не у вас над головой.

Нижняя граница авроральной зоны при разных значениях Kp-индекса. Изображение: NOAA / SEC Boulder CO, USA

Нижняя граница авроральной зоны при разных значениях Kp-индекса. Изображение: NOAA / SEC Boulder CO, USA

Стоит отметить, что при повышении значений индексов авроральная зона в Северном полушарии смещается на юг, то есть вы можете увидеть сияние в средней полосе России, в то время как на Кольском полуострове на небе будет спокойно.

Узнать значения всех этих индексов можно на сайте www.aurora-service.eu или, воспользовавшись аналогичными приложениями, в AppStore или GooglePlay.

Где искать

Итак, что же сделать, чтобы увидеть полярное сияние своими глазами? Сперва нужно забраться подальше на север, лучше — выше 70° северной широты. Причем сделать это желательно в период с ноября по февраль — именно в это время вероятность застать сияние максимальна. К тому же зимой на севере ночь длится не меньше 18—20 часов и солнце не будет мешать наблюдениям. Также стоит отъехать подальше от городов, световое загрязнение которых может полностью скрыть слабое свечение атмосферы у горизонта. Для наблюдений нужна ясная погода, чтобы облака в прямом смысле не встали между вами и сиянием. Оценить вероятность появления авроры можно, посмотрев коэффициенты солнечной активности: если Kp-индекс превысил значение 4, смело выбирайтесь на улицу. Сияние будет длиться от 10 минут до нескольких часов.

Территория России открывает большие возможности для наблюдения северных сияний. Однако значительная часть авроральной зоны страны приходится на труднодоступную местность с суровым климатом. Так что идеальным местом для наблюдений сияний является Кольский полуостров. До Мурманска можно добраться на самолете или поезде, а теплое Северо-Атлантическое течение обеспечит умеренный арктический климат. Во время охоты за сияниями можно также посмотреть село Териберка, где прошли основные съемки фильма «Левиафан». Это единственное место в России, где до Северного Ледовитого океана можно добраться по автомобильной дороге.

Берег Северного Ледовитого океана в окрестностях Териберки. Фото: Вадим Куликов

Берег Северного Ледовитого океана в окрестностях Териберки. Фото: Вадим Куликов

Для тех, кто хочет совместить наблюдение с поездкой за границу, подойдут норвежские города Тромсе и Алта, шведский Абиску и большая часть территории Исландии. Интересный вариант предлагает курорт Какслауттанен в Финляндии: гостей селят в теплых иглу с прозрачной крышей и сияние можно наблюдать, не выходя на холод.

Заснять полярное сияние можно даже на любительский фотоаппарат. Главное, не забыть взять штатив: яркие кадры получаются при выдержке в несколько секунд. Также стоит запастись пультом или спусковым тросиком для камеры и дополнительными аккумуляторами: на морозе литий-ионные батареи разряжаются очень быстро.

И главный совет, который можно дать охотникам за полярными сияниями: одевайтесь теплее — вам предстоит провести на морозе многие часы. Тем не менее возможность своими глазами увидеть одно из чудес природы определенно стоит того.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

«Эволюция микробов неизбежна, и ее ускоряют передозировки антибиотиков»

Биолог Питер Джексон о резистентных бактериях и новых антибиотиках

Недавно в Россию приезжал доктор Питер Джексон, генеральный директор британского Центра антимикробной резистентности. Он участвовал в круглом столе по антимикробной резистентности, организованном медико-биологическим кластером «Сколково» на форуме «Открытые инновации». Кроме этого, Джексон пообщался с «Чердаком» и рассказал о том, в каком направлении, по его мнению, стоит двигаться в разработке новых антибиотиков.
Добавить в закладки
Комментарии

— Какие из механизмов действия антибиотиков кажутся вам наиболее эффективными в лечении бактериальных инфекций? На чем ученым необходимо сконцентрироваться в поиске и разработке новых антибиотиков? В каком направлении ученым стоит двигаться, чтобы найти или разработать новые антибиотики?

— Прежде всего нам необходимо избегать применения антибиотиков [там, где это возможно] и добиваться этого за счет улучшения системы здравоохранения и уровня гигиены населения. Например, такими рутинными способами, как обязательное мытье рук медперсоналом, пациентами и посетителями в клиниках и больницах. Помимо этого, снизить употребление антибиотиков помогает и самое обыкновенное просвещение — распространение знаний среди населения и повышение квалификации фармацевтов и врачей. Иногда достаточно, например, четкого понимания того, что антибиотики не применяются против вирусных инфекций.

Кроме этого, стоит больше внимания уделять совершенствованию диагностических методов. Точная диагностика позволит наверняка использовать существующие антибиотики для лечения инфекций, вызванных бактериями, чувствительными к этим антибиотикам, а новые антибиотики использовать только в том случае, когда они действительно необходимы для борьбы с резистентными к лекарствам инфекциями.

Что касается разработки новых методов лечения. Это весьма непросто. Особенно это касается туберкулеза и инфекций, вызываемых наиболее опасными грамотрицательными бактериями. Тут нужны новые, инновационные подходы. Одни из них будут в области разработки лекарств, нацеленных на специфические виды бактерий, другие — еще более узконаправленные — в области разработки лекарств против резистентных к лекарствам штаммов бактерий. И все это будет использоваться в сочетании с диагностическими методами выявления возбудителей заболеваний. Использование таких таргетированных препаратов также поможет снизить вероятность возникновения у бактерий устойчивости к лекарствам в будущем. [ ... ]

Читать полностью

Здесь так принято

Антропологи разобрались, почему трудно искоренить женское обрезание

Антропологи из Бристольского университета предложили эволюционный подход к пониманию женского обрезания и выяснили, что с точки зрения этого подхода там, где эта практика распространена, она, по-видимому, несет определенные выгоды. Статья ученых вышла в журнале Nature Ecology and Evolution.
Добавить в закладки
Комментарии

Калечащие операции на женских половых органах, которые иногда называют женским обрезанием, ЮНИСЕФ и Всемирная организация здравоохранения считают нарушением прав человека и насилием над женщинами. По данным этих организаций, различные операции, от ритуальных надрезов до удаления клитора и зашивания половых губ, делают в 30 странах Африки, Азии и Ближнего Востока (эта практика существует и в отдельных регионах России).

От обрезания нет никакой пользы для здоровья, зато много отрицательных последствий: от сильной боли, кровотечений и болевого шока до психологических проблем, инфекций, осложнений при менструации и родах и смерти. По данным ВОЗ, сейчас на Земле около 200 миллионов девочек и женщин, которые прошли через эти операции. Ежегодно риску обрезания подвергается 30 миллионов девочек, в основном в возрасте до 15 лет.

Традиционно сторонники обрезания настаивают на том, что оно сдерживает сексуальное влечение женщины, которая в таком случае будет более верной женой, или что оно «очищает» и добавляет скромности и сдержанности, а также служит ритуалом взросления. Иногда, как в случае с обрезанием в Дагестане, практика может быть связана с другой жестокой традицией, убийствами чести: удаляя девочке клитор, родственники как бы защищают ее от возможного бесчестия и необходимости убить ее, следуя обычаю.

Международные программы в этой области действуют уже несколько десятилетий, и в 26 странах Африки такие калечащие операции уже запрещены законом (например, в Египте, ЮАР, Нигерии и Гамбии). Однако полностью победить их пока не удается: где-то эта практика поддерживается религиозными лидерами, а где-то просто считается частью местной культуры. [ ... ]

Читать полностью

Мыши — это не мухи, а дрожжи — даже не животные

Химик-технолог Сергей Белков разбирает исследование о вреде «старой» еды для организма

Употребление в пищу тканей старых организмов сокращает жизнь тех, кто ею питается, показали эксперименты на дрожжах, мухах и мышах. «Чердак» публикует критический взгляд на эту работу химика-технолога, специалиста пищевой промышленности Сергея Белкова.
Добавить в закладки
Комментарии

В работе были поставлены эксперименты над модельными организмами (дрожжи, плодовые мушки, мыши), целью которых было изучение, как влияет питание на продолжительность жизни. Подход выбран необычный: в качестве питания этим организмам предлагались эти же самые организмы, точнее продукты их переработки — белковые лизаты (кроме эксперимента с мышами — прим. ред.). Своеобразный каннибализм. Оказалось, что в случае корма, полученного из молодых особей того же вида, продолжительность жизни дольше, чем если питательные вещества извлекать из особей старых, причем такая закономерность наблюдается для разных организмов и претендует на универсальность. Авторы предполагают, что это связано с накоплением с возрастом в тканях определенных веществ, которые, в свою очередь, могут повлиять на продолжительность жизни через «поедание».

Однако в работе есть несколько существенных проблемных моментов. Первая и главная проблема заключается в странном сравнении. Мыши — это не мухи, а дрожжи — даже не животные. Любые общие закономерности в их развитии или поведении не могут и не должны объясняться общей биологией без надежного теоретического обоснования. Просто факт наличия в нашем эволюционном прошлом общего предка таким обоснованием быть не может, так же как не может им обосновываться, например, наличие у мышей и мух зрения.

Поэтому я не стал бы рассматривать три разных эксперимента в комплексе, а рассмотрел бы их по отдельности.

Дрожжи [ ... ]

Читать полностью