Откуда берутся цвета полярного сияния? Физика завораживающего свечения

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

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
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
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
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 Абхазия получает 40 % энергии от Ингурской ГЭС, которая ей не принадлежит

На административной границе Грузии и Абхазии стоит объект, который уже более трёх десятилетий заставляет представителей двух сторон регулярно договариваться. Это Ингурская ГЭС, крупнейшая...

Муравьед питается насекомыми, но его „объятия“ могут быть смертельными. Как он защищается от хищников

У гигантского муравьеда нет ни одного зуба. Он питается муравьями и термитами, не умеет быстро бегать на большие расстояния и большую часть дня проводит в поисках насекомых. Длинная морда,...

Как супервспышки на Солнце спасли молодую Землю от вечных льдов: новое объяснение теплого климата в архее

Около четырех миллиардов лет назад, в архейскую и катархейскую эры, Солнце излучало значительно меньше тепла, чем сегодня. Согласно моделям звездной эволюции, в ядре молодой звезды водород только...

Животные появились на 200 миллионов лет раньше: как они выжили на Земле-снежке

В науке о развитии жизни на Земле есть фундаментальное противоречие, которое десятилетиями разделяет геологов, палеонтологов и генетиков. Вопрос звучит просто: когда именно на нашей планете...

Почему динго не стали домашними собаками, хотя тысячи лет жили рядом с людьми

Если посмотреть на динго, трудно сразу понять, чем он отличается от обычной собаки. Рыжеватая шерсть, стоячие уши, вытянутая морда, пушистый хвост. Внешне он напоминает помесь нескольких знакомых...

Обзор программатора домофонных ключей RFID и iButton RW-1990 и TMC-02

Сделать дубликат домофонного ключа рано или поздно приходится многим владельцам квартир. Потеря, поломка или необходимость выдать ключ нескольким членам семьи — причины могут быть...