Красное сияние на юге: сгорает кислород, которым мы с вами дышим, магнитное поле земли ослабло, солнечная радиация проникает до поверхности Земли!

Красное сияние на юге: сгорает кислород, которым мы с вами дышим, магнитное поле земли ослабло, солнечная радиация проникает до поверхности Земли! Правда ли?

Неделю назад мы видели самое южное сияние за последние 20-30 лет. И множество снимков красного сияния из различных регионов нашей страны и даже южнее! И сразу появились теории заговора о том, что это свечение - предвестник бед. Давайте разберем каждое утверждение, которое сообщают "информированные" источники.

(1) "Красный цвет (и вообще сияния) - это горит кислород, которым мы с вами дышим."

Есть два варианта горения кислорода:

а) (термо)ядерное горение - оно возможно при температуре 1,5 миллиарда градусов и давлении в 10 миллиардов кг на 1 кубический метр. Такое возможно только в центре массивных звезд на их последней стадии жизни.

б) реакция окисления с выделением тепла - при соединении горючих веществ с кислородом всегда выделяется теплота и при высокой интенсивности эту реакцию можно назвать горением. (кстати, именно так - можно из горения водорода и кислорода получать воду - H2O).

Но ни одна из этих реакций не происходит в результате прилета заряженных частиц (в основном электроны) солнечного ветра в верхние слои атмосферы.

А что же заставляет светиться сияния? И почему оно бывает, то зеленого, то красного цвета?

Сияния получаются из-за того, что электроны из солнечного ветра в верхних слоях атмосферы (выше 100 км) ударяют по атомам кислорода (атомарный кислород). В этот момент атомы кислорода приходят в возбужденное состояние (вернее, электроны кислорода переходят на более высокие уровни) и через некоторое время, чтобы вернуться в нормальное состояние, кислород излучает энергию возбуждения и его электрон переходит обратно на стабильную орбиталь. Вот эта излученная энергия и есть тот свет, который формирует полярные сияния.

У кислорода есть две основные линии излучения в оптическом (видимом) излучении: 557,7 нм (зеленый цвет) и 630 нм (красный цвет).

В основном мы видим зеленый цвет по 2 причинам:

1. максимум чувствительности человеческого глаза находится в зеленой области спектра.

2. Зеленый цвет образуется ближе к поверхности Земли: на высоте 100 — 200 км над уровнем моря.

Красный бывает заметен реже, т.к. он находится уже на краю спектральной чувствительности человеческого глаза, и к тому же он образуется на высоте от 200 до 800 км над уровнем моря. Значит и дальше от наблюдателя.

Можно еще дальше копнуть и спросить: почему красный цвет образуется выше зеленого? Есть два ответа, которые могут быть верными. Для того, чтобы точно разобраться, кто из них больше влияет, нужно хорошо знать ядерную физику.

Ответ первый: после возбуждения атомарного кислород в среднем проходит 0,7 сек прежде, чем им будет излучен фотон зеленого цвета, а для излучения красного цвета ему нужно ждать уже 107 секунд. И пока кислород находится в возбужденном состоянии, если по нему будет нанесен удар другой частицей из атмосферы, то он потеряет свою энергию возбуждения и это предотвратит процесс излучения - этот механизм называется "столкновительным тушением".

Поэтому чем выше в атмосфере Земли был возбужден атом кислорода, тем ниже там плотность атмосферы и тем реже происходят столкновения с окружающими частицами. И значит дольше может ждать кислород своего времени излучения и выше вероятность излучения красного цвета.

Выше 200 км - всегда красный цвет, между 200 и 100 км - зеленый, а ниже 100 км атомарный кислород не может излучать, т.к. плотность атмосферы такая высокая, что даже 0,7 секунд он не может провести без столкновений с другими частицами атмосферы и потому уже ничего не излучает.

Ответ второй: красное сияние формируют электроны из солнечного ветра с меньшей энергией, которые проникают не очень глубоко в атмосферу Земли (не глубже 200 км), а зеленое сияния формируют более энергичные электроны, которые проникают глубже в атмосферу Земли и создают сияния на глубине до 100 км.

В любом случае: красный цвет сияния - это не проникание частиц в глубокие слои атмосферы, а наоборот, нахождение частиц в верхних слоях атмосферы Земли. Зеленый цвет значительно ниже красного.

А так как красный цвет выше зеленого, то и его видно дальше на юг. На юге видно, обычно, только "верхушку" сияния - а она красного цвета. Поэтому с юга России приходили в основном фото красного сияния.

(2) "Так далеко на юг ушли сияния из-за того, что ослабло магнитное поле Земли."

Напряженность магнитного поля Земли (или индукцию) можно представить, как геомагнитный дипольный момент, который выражают в "Ампер * квадратный метр" (Am^2, умноженное на 10^22).

За последние 50 лет это значение изменилось от 8,0 до 7,7 - всего на 4% упало. А если смотреть на еще более коротком промежутке времени: в 10 лет, то падение составляет всего 0,6%. Последние 300 лет напряженность магнитного поля Земли падала, но до этого она росла. И если посмотреть на графики повеления этого значения за последние 800 тысяч лет, то можно заметить, что они всё время колеблются около среднего значения "6,0". Т.е. сейчас мы живем еще в эпоху относительно "сильного" магнитного поля Земли.

Так почему же тогда так далеко на юг ушли сияния? А дело в том, что сейчас Солнце находится в максимуме активности и поэтому часто происходят выбросы корональных масс. И если такой выброс попадает в магнитосферу Земли, то у нас начинается геомагнитная буря. В результате магнитные линии сдвигаются ближе к экватору и сияния можно наблюдать в нетрадиционных местах, например, на юге России. И такие "южные" сияния случались и раньше в годы максимума солнечной активности, например, в 2003, 2004 и 2015 годах.