Полярные сияния

Когда на небосводе появляются своего рода волны света, которые быстро движутся к магнитному зениту, то такие сияния называются пламенными (они подобны движению пламени). Значительно реже можно наблюдать, как эти волны света движутся обратно, т. е. от зенита.

Пламенные сияния возникают в то время, когда возмущение уже затухает, т. е. в периоды после распада форм полярных сияний. Они движутся от уровня 100 км вверх (или реже вниз) со скоростями, достигающими 100 км/с. Правда, были измерены и весьма экзотические скорости их движения, достигающие 1000 км/с. Часто после пламенного сияния наблюдается корона, описанная выше.

Считается, что видимость движения областей свечения вверх связана со своеобразной последовательностью прихода в атмосферу потоков заряженных частиц, вызывающих свечение. Вначале внизу наблюдается свечение, связанное с частицами больших энергий. Затем оно появляется все выше и выше, куда уже приходят частицы меньших энергий и поэтому запаздывающих. С поверхности Земли это будет восприниматься как волнообразное движение свечения вверх. Однако объяснить таким образом движение областей свечения от магнитного зенита вниз нельзя.

Третий тип пульсирующего полярного сияния — это мерцающие сияния, при которых яркость свечения как будто мерцает. Изменения яркости сияния быстрые и неправильные. Этот тип полярного сияния наблюдается в зонах полярных сияний и областях, примыкающих к ним со стороны более низких широт (т. е. в субавроральных зонах).

Мерцающие пятна имеют размер 1—5 км. Мерцания яркости происходят с частотой 10 Гц. Такие мерцающие сияния обычно проявляются в пределах ярких однородных дуг или полос, для которых характерны быстрые внутренние движения со скоростью более 5 км/с.

Мерцающие полярные сияния в южном и северном полушариях (на геомагнитных широтах 63—68°) являются геомагнитно сопряженными, т. е. наблюдаются одновременно в областях на юге и севере, которые связаны между собой (т. е. сопряжены) геомагнитными силовыми линиями. Характер свечения в этих областях одинаковый.

Четвертый тип пульсирующего полярного сияния называется струящимся. Яркость этих сияний изменяется беспорядочно. Ее неправильные вариации быстро распространяются вдоль однородных дуг в горизонтальном направлении. Интересно, что форма самой дуги или полосы при этом не меняется. Уярченная часть дуги или полосы полярного сияния перемещается вдоль формы в виде волны. Как будто солнечный зайчик бежит вдоль дуги сияния.

Струящиеся пульсирующие сияния наблюдаются во время распада сияний. Иногда видны горизонтальные волны в форме вытянутых с востока на запад дуг, движущихся в направлении к экватору со скоростью 50—300 км/с. Такой характер движения имеет место только в послеполуночные часы и только в том случае, если предшествующий день и вечер были спокойными. Но после этих горизонтальных волн свечения наступает кратковременная полярная суббуря.

Характеристики этой формы полярного сияния следующие: яркость их изменяется с частотой 1 Гц, интенсивность излучения на длине волны 4278 A менее 1 килорэлея. Толщина этой формы сияния составляет 30—120 км, и они перемещаются на расстояния 150 км и более. Пульсирующие дуги полярных сияний появляются на тех же высотах, что и спокойные дуги. Если интенсивность свечения усиливается, то само сияние появляется ниже.

Было установлено, что общие вариации амплитуды интенсивности пульсирующих сияний очень тесно связаны с микропульсациями магнитного поля. В течение 60% времени, когда наблюдаются пульсирующие полярные сияния, пульсации яркости и микропульсации магнитного поля совпадают. Часто отмечается полное совпадение пиков флуктуаций в сияниях и геомагнитном поле.

Такое полное совпадение чаще всего имеет место в периоды правильных пульсирующих сияний и тогда, когда такие периоды разделены последовательностями неправильных флуктуаций.

Временные вариации пульсирующих сияний лучше всего регистрируются фотоэлектрическими фотометрами с линейной характеристикой в очень широком динамическом диапазоне и высокой чувствительностью. Для определения формы пульсирующих сияний применяются телевизионные камеры, хотя линейность и динамическая амплитуда этих установок ограничены по сравнению с обычным фотометром.

Известны пульсирующие сияния особого, более редкого типа. Они характеризуются затухающими колебаниями с одним сильным пиком (максимумом) и с последующими пятью или восемью импульсами с все уменьшающейся амплитудой. Интервал времени между соседними импульсами во всех конкретных случаях постоянный (от 1 до 3 с).

В средних широтах также бывают полярные сияния. Это так называемые красные дуги, или М-дуги. Из названия ясно, что свечение видно в красном цвете, монохроматично (одноцветно) в красных линиях с длинами волн 6300 и 6364 A. Эти сияния наблюдаются выше, чем сияния в высоких широтах, — на высотах от 300 до 700 км.