Во всех красках небес: какова природа необычных белых всполохов полярных сияний
Красочные полярные сияния иногда дополняются яркими белыми вспышками, чья природа долгое время оставалась загадкой. Благодаря современным технологиям, учёные зафиксировали десятки таких уникальных явлений, установив, что эти белые всполохи схожи с атмосферным феноменом, известным как "стив".
Полярные сияния возникают благодаря солнечному ветру — потоку заряженных частиц, таких как протоны, электроны и гелиевые ядра, постоянно исходящих от Солнца. Магнитосфера Земли обычно защищает планету от этого потока, однако у неё есть уязвимые точки: Северный и Южный полюсы. Здесь магнитные линии земного поля выходят и входят, позволяя солнечным частицам достигать плотных слоёв атмосферы.
Когда заряженные частицы взаимодействуют с атомами и молекулами атмосферы, электроны этих частиц переходят на более высокие энергетические уровни. Возвращаясь обратно, они испускают фотоны, что и создаёт свечение. Цвет этого свечения зависит от высоты и типа взаимодействующего вещества. Например, кислород на высотах от 100 до 300 километров излучает зелёный свет, а на более высоких уровнях — красный. Азот на меньших высотах придаёт сиянию синий и фиолетовый оттенки.
Однако время от времени в полярных сияниях наблюдаются белые или серовато-белые "шлейфы", которые до сих пор не имели ясного объяснения. Белый свет, объединяющий весь видимый спектр, указывает на сложный процесс, и недавно группа учёных из Канады и США предложила новое объяснение этому явлению.
В своём исследовании учёные проанализировали 30 случаев таких белых всполохов и обнаружили их схожесть с феноменом "стив". Этот яркий бело-фиолетовый световой столб, растягивающийся на сотни километров, был назван "стив" в шутку, ссылаясь на эпизод популярного мультфильма. Позже NASA узаконило этот термин, превратив его в аббревиатуру STEVE — Strong Thermal Emission Velocity Enhancement (Сильное увеличение скорости теплового излучения).
Исследователи выяснили, что "стив" вызван потоком крайне горячего газа на высоте около 300 километров над Землёй. Этот феномен также связан с воздействием солнечных частиц, но вместо возбуждения атомов он вызван нагревом верхних слоёв атмосферы. Учёные предполагают, что белые и серовато-белые вкрапления в полярных сияниях могут возникать благодаря хемилюминесценции — свечению, вызванному химическими реакциями, спровоцированными экстремальным нагревом.