Откуда берутся цвета полярного сияния? Физика завораживающего свечения

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Полярное сияние — это завораживающее зрелище, танец света на небесном полотне, который издавна вдохновлял поэтов, художников и мечтателей. Но за этой поэтичной красотой скрывается строгий язык физики, история о взаимодействии солнечного ветра, магнитного поля Земли и атмосферы нашей планеты.

Сияние зимой на Аляске
Автор: United States Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang. Данное изображение выпущено Air Force США под идентификатором 050118-F-3488S-003, Общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Представьте себе: миллиарды заряженных частиц, выброшенных Солнцем, несутся сквозь космическую пустоту, подобно невидимой буре. Магнитное поле Земли, словно щит, защищает нас от этого потока, но у полюсов, где силовые линии сходятся, частицы проникают в атмосферу. И тут начинается волшебство.

Полярное сияние: вид с МКС
Автор: ISS Expedition 23 crew. Mission: ISS023 Roll: E Frame: 58455 Mission ID on the Film or image: ISS023, Общественное достояние

В верхних слоях атмосферы, где царствует разреженный воздух, солнечные электроны сталкиваются с молекулами кислорода и азота. Этот «танец» высвобождает энергию, заставляя атомы светиться. Но каждый элемент, словно танцор с уникальным стилем, излучает свет определенной длины волны, создавая неповторимую палитру полярного сияния.

Зеленый, самый частый цвет этого небесного представления, возникает благодаря атомам кислорода. В возбужденном состоянии они переходят из состояния ¹S в состояние ¹D, испуская зеленый фотон. Этот процесс, подобно медленному и изящному па, длится почти целую секунду. Для сравнения, атом натрия в уличном фонаре излучает желто-оранжевый свет за 17 миллиардных долей секунды!

Красный цвет, более редкий гость на небесной сцене, также рождается благодаря кислороду, но в результате еще более медленного и «запретного» перехода из состояния ¹D в состояние ³P. Этот «танец» длится около двух минут, и чтобы его завершить, атому кислорода нужна свобода движения, которую он находит только в разреженном воздухе высоких слоев атмосферы.

Полярное сияние — лабораторная модель
Автор: David Monniaux. Собственная работа, CC BY-SA 3.0 Источник: commons.wikimedia.org

Синий и пурпурный цвета вносят в палитру полярного сияния ионизированные молекулы азота (N₂⁺). Они, подобно виртуозным танцорам, могут исполнять как быстрые, так и медленные движения, излучая свет различных длин волн.

Именно разнообразие «танцев» атомов и молекул, их индивидуальные особенности и «запретные» движения, создают богатство цветовой палитры полярного сияния.

А наши глаза и камеры, словно зрители в этом космическом театре, воспринимают свет, рожденный этим завораживающим танцем электронов и атомов. И каждый раз, наблюдая за этим небесным спектаклем, мы становимся свидетелями удивительного взаимодействия микромира и макромира, где законы физики превращаются в поэзию света и цвета.

Изображение в превью:
Автор: United States Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang. Данное изображение выпущено Air Force США под идентификатором 050118-F-3488S-003, Общественное достояние
Источник: commons.wikimedia.org

3 комментария

Добавить комментарий

a
Опять какая-то псевдонаучная ерунда.
«В возбужденном состоянии они переходят из состояния ¹S в состояние ¹D, испуская зеленый фотон.»
D — более высокий уровень, нежели S. При переходе с S на D энергия поглощается, а не излучается. Излучение идет при обратном переходе с D на S. Никаких «изящных па» и «медленных излучений» нет. Сам переход из одного состояния в другое происходит практически мгновенно. Другое дело, что атом или молекула может находиться в возбужденном состоянии некоторое время. Называется это метастабильным состоянием.
Хоть бы в википедии посмотрели. Там вполне прилично все описано без этих литературных вывихов.
j
Красиво, но… Нейросеть писала?
За фотки +1
a
Фотки из википедии цельнотянуты. Еще бы оттуда правильные объяснения взяли, а не этот «медленный танец возбужденных электронов».

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему при быстром движении КПД ракетного двигателя кажется выше 100%? Эффект Оберта, который используют в космосе

В инженерной практике и научно-популярных материалах периодически возникает провокационное утверждение: при определённых условиях полезный эффект от работы ракетного двигателя словно превышает...

✦ ИИ  NVIDIA Earth-2: открытый ИИ-стек, который меняет подход к метеопрогнозированию

На конференции Американского метеорологического общества компания NVIDIA анонсировала Earth-2 — набор моделей, инструментов и библиотек для климатического и погодного искусственного...

Ловушка для фотонов: за счет чего глубоководные рыбы поглощают 99,9% света

На глубинах ниже двух километров солнечного света нет, но там далеко не темно. Из-за биолюминесценции океан простреливается направленными лучами живых «прожекторов». В таких условиях любой объект с...

Обзор и разборка тепловизора FNIRSI TDM-120: Полноценный прибор с сенсорным экраном дешевле мобильного модуля

Тепловизоры долгое время были уделом профессионалов с соответствующими бюджетами. Flir, Hikmicro, UNI-T — приличные устройства стоят от нескольких сотен евро и выше. Но китайский рынок...

✦ ИИ  «Ходячая пальма» Socratea exorrhiza: реальная биомеханика и системные ошибки в архитектуре

Тропический дождевой лес — это экосистема с экстремальной конкуренцией за ресурсы, где главным дефицитом является солнечный свет. До нижнего яруса доходит всего около 1-2% солнечной...