О суевериях — всерьез

…1242 год. На льду Чудского озера с тевтонскими рыцарями, закованными в железо, яростно сражались воины Александра Невского. В разгар сечи темная северная часть небосвода стала светлеть. Свет был необычайный. Как будто где-то за горизонтом зажглась гигантская свеча, пламя которой, колеблемое ветром, вот-вот готово погаснуть. Затем небо прорезал длинный зеленый луч и тут же пропал. Через мгновение, над горизонтом появилась светящаяся зеленоватая дуга. Она становилась все ярче и ярче, поднималась все выше и выше. Вдруг из нее вылетел сноп ярких подвижных лучей — красноватых, бледно-зеленых, фиолетовых. Дивный свет озарил снег, воинов… — Небесное знамение! — заговорили русские, крестясь. Позднее летописец, описывая «Ледовое побоище», отметил, что многие люди видели в тот день в воздухе полки божьего воинства, которые пришли на помощь Александру и помогали ему в сражении. Восприятие непонятного природного явления, вполне соответствующее представлениям XIII века!

Необыкновенно разнообразны формы этого атмосферного эффекта! То на небе горят и переливаются зеленым оранжевым, красным, желтым цветами гигантские дуги, то темный ночной небосвод пронизывают огромные стрелы-лучи, вспыхивающие и угасающие. А порой на нем повисают изумрудно-зеленые, с красной бахромой занавеси-драпри; они колышутся, словно от прикосновения рук какого-то сказочного великана. Нередко северное сияние охватывает больше половины небесной сферы. Многие часы, то угасая, то разгораясь с новой силой, происходит в выси призрачная игра многоцветных огней.

Изучению этого завораживающего, величественного явления положил начало Михаил Васильевич Ломоносов. Выходец с берегов Белого моря, он с детства, хорошо был знаком с небесными сполохами, как называют на Севере полярные сияния. К ним здесь все привыкли, но кто знает их природу? Загадка не оставляла мыслителя из Холмогор. И ученый ставит специальные опыты.

Ломоносов предположил, что причиной служат электрические разряды в разреженном воздухе. Чтобы убедиться в справедливости своего предположения, он выкачивал воздух из стеклянного шара и пропускал через него электричество. «…Возбужденная электрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые во мгновение ока исчезают, и в то же почти время новые на их место выскакивают, так что беспрерывное блистание быть кажется», — записал он.

Позже явление проходимости электрического тока через разреженные газы исследовали другие ученые. В экспериментах применялись стеклянные трубки, в которые с обоих концов впаивались небольшие электроды; к ним присоединяли провода от источников питания. Пока давление заключенного в трубке газа было равно атмосферному, электропроводимость отсутствовала — свечения не наблюдалось. Но стоило создать там разрежение, как от одного электрода к другому устремлялся поток заряженных частиц, то есть начинало течь электричество. При этом отмечалось и мерцающее свечение — от столкновений быстро летящих заряженных частиц с атомами газа. Такие трубки были названы газосветными.

Не полярные ли сияния были получены в лабораториях ученых? Опыты с газосветными трубками еще далеко не раскрывали всех особенностей небесных сполохов. Почему, например, они столь крепко «приписаны» к земным полюсам? Какие же именно частицы или лучи вызывают столь красочное свечение воздуха на высоте, да и какова она, эта высота? Наконец, чем объяснить разнообразные, непрерывно изменяющиеся формы этого явления? На всё эти вопросы нужно было найти научно обоснованные ответы. Поиски ответов и привели ученых к Солнцу. Уже давно было замечено: полярные сияния особенно часты и сильны в те годы, когда на нашем дневном светиле максимальное число пятен. Ведь количество их и размеры в разные годы различны. И примерно через каждые одиннадцать лет достигают наибольших значений.

Вот с этим-то вроде бы не имеющим никакого отношения к Земле феноменом и оказались наиболее тесно связаны полярные сияния. Установлено, например, что как только большое пятно проходит центральный меридиан Солнца, через 20–40 часов над Землей почти всегда начинают играть сполохи, а в атмосфере разражается магнитная буря. При этом резко ухудшается радиосвязь, затрудняется работа телеграфа, и телефона, нарушаются правильные показания компаса.

Каков же механизм описанного явления?

Солнце выбрасывает из области своих пятен мощные потоки электрически заряженных частиц; Когда они достигают верхних, разреженных слоев атмосферы Земли, то сталкиваются с частицами газов воздуха (главным образом азота и кислорода). Атомы и молекулы этих газов начинают испускать свет — рождается полярное сияние. Происходят упомянутые процессы на высоте примерно от 100 до 800–900 километров, а иногда и выше.

Но почему у полюсов? Да потому, что земной шар — большой магнит. Как и всякий другой магнит, он окружен магнитным полем, которое влияет на солнечные частицы — отклоняет их к полюсам. Магнитные же полюсы Земли, как известно, находятся вблизи географических.