Большая Советская Энциклопедия (ПО)

  Вторжение в атмосферу частиц, вызывающих П. с., есть результат сложного взаимодействия солнечного ветра с геомагнитным полем. Под действием солнечного ветра магнитосфера становится асимметричной, вытягиваясь в антисолнечном направлении (рис. 3 ). П. с. на ночной стороне Земли связаны с процессами в плазменном слое магнитосферы. Во время магнитных бурь внутри магнитосферы на расстоянии 3—5 радиусов Земли образуется кольцевой ток протонов. Магнитное поле этого тока деформирует силовые линии магнитосферы, и П. с. наблюдаются значительно ближе к экватору, чем район их обычного существования. На дневной стороне Земли плазма солнечного ветра достигает верхних слоев атмосферы через воронку, образованную расходящимися силовыми линиями (дневной касп). Последовательность форм П. с. и их движений находится в тесной связи со специфическими явлениями, происходящими в магнитосфере, — магнитосферными суббурями, во время которых магнитосфера приходит в неустойчивое состояние. Возвращение в состояние с меньшей энергией носит взрывной характер и сопровождается высвобождением за 1 ч энергии ~ 10²² эрг, что вызывает свечение атмосферы — т. н. авроральную суббурю.

  При взаимодействии быстрых электронов с атомами и молекулами атмосферы образуются рентгеновские лучи как тормозное излучение электронов. Тормозное излучение гораздо более проникающее, чем частицы, поэтому оно достигает высот 30—40 км. П. с. испускают инфразвуковые волны с периодами от 10 до 100 сек, которые сопровождаются колебаниями атмосферного давления с амплитудой от 1 до 10 дин/см² .

  Изучение П. с. имеет два существенно различных аспекта. Во-первых, оптическое излучение, являясь одним из конечных результатов процессов в пространстве между Землёй и Солнцем, может служить источником информации о процессах в околоземном космическом пространстве, в частности для диагностики магнитосферы. Во-вторых, по данным об оптическом излучении можно судить о воздействии первичного потока частиц на ионосферу. Такие исследования необходимы в связи с проблемой распространения радиоволн и др. явлениями в радиодиапазоне [появлением спорадических слоев Е, рассеянием радиоволн, возникновением ОНЧ-излучения (см. Радиоволны ) и радиошумов]. Наблюдения П. с. с использованием телевизионной техники позволили установить сопряженность П. с. в двух полушариях, исследовать быстрые изменения и тонкую структуру П. с. Не все проблемы, связанные с П. с., могут быть решены наземными средствами или наблюдениями естественных П. с. Появление спутников и ракет позволило проводить изучение П. с. в тесной связи с исследованиями околоземного космического пространства и ставить прямые эксперименты во внешней атмосфере Земли и межпланетном пространстве. Так, США в 1969, СССР в 1973 и СССР совместно с Францией в 1975 провели эксперименты по созданию искусственных П. с., во время которых с ракеты на высоте в несколько сот км инжектировался в атмосферу пучок электронов высоких энергий. Проведение контролируемых экспериментов совместно с наземными наблюдениями открывает новые пути в исследовании П. с. и процессов в верхней атмосфере. В 1971—1972 измерения интенсивности отдельных эмиссий и фотографирование П. с. начато из космоса со спутников на полярных орбитах, что позволяет получать распределение свечения во всей области высоких широт за несколько минут.

  Лит.: Исаев С. И., Путков Н. В., Полярные сияния, М., 1958; Красовский В. И., Некоторые результаты исследований полярных сияний и излучения ночного неба во время МГГ и МГС, «Успехи физических наук», 1961, т. 75, в. 3; Чемберлен Дж., Физика полярных сияний и излучения атмосферы, пер. с англ., М., 1963; Акасофу С. И,, Полярные и магнитосферные суббури, пер. с англ., М., 19712 Исаев С. И., Пудовкин М. И., Полярные сияния и процессы в магнитосфере-Земли, Л., 1972; Омхольт А., Полярные сияния, пер. с англ., М., 1974; Stőrmer С., The polar aurora, Oxf., 1955; International Auroral atlas, Edinburgh, 1963.

  Я. И. Фельдштейн.

Рис. 2д. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Диффузное однородное пятно.

Рис. 2в. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Лучистая полоса.

Рис. 2г. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Корона.

Рис. 1. Овалы полярных сияний над поверхностью Земли: а — в виде узкого кольца в магнитно-спокойные периоды и б — в виде заштрихованной области в магнитно-возмущённые периоды. Цифрами указаны высоты овала над поверхностью Земли.

Рис. 2а. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Однородная полоса.