Физика вокруг нас.

Физика вокруг нас.
Выполнила ученица 10
класса МКОУ СОШ №1
г.Макарьева
Федотова Анастасия

Долга и томительна полярная ночь... Кажется, глаза
навсегда отвыкли от яркого света и цвета. И, как награда
жителям северных стран, в темном небе иногда
вспыхивают цветные сполохи. Они медленно
перемещаются, то свертываясь, то снова разворачиваясь,
переливаются чистыми радужными цветами. Это полярное сияние. Некоторые рассказывают, что оно
сопровождается слабым шорохом (так называемый
"шепот звезд"), природа которого не вполне ясна.

Возникает это свечение в верхних слоях земной
атмосферы (на высотах около 50 км) под действием
высокоэнергичных частиц, испускаемых Солнцем
("солнечный ветер"). Чаще всего это явление можно
видеть в высоких широтах обоих полушарий Земли
(выше 60 град.). Но в годы активного Солнца
(повторяющиеся с периодом около 11 лет) описаны
случаи наблюдения полярного сияния даже в южных
странах. Это - действительно диковина для их жителей!
Число появлений и яркость сияния резко возрастает в
такие годы.
Полярное сияние-

быстро меняющееся свечение отдельных участков ночного неба,
наблюдаемое временами преимущественно в высоких широтах.
Полярные сияния возникают при вторжении в верхние слои атмосферы
заряженных частиц высокой энергии из земной магнитосферы.
Сталкиваясь с различными атомами земной атмосферы, они
возбуждают их, вызывая свечение. В основном полярные сияния
происходят на высотах 100-115 км, но иногда они наблюдаются как
гораздо ниже, до 70 км, так и выше - на высоте до 300 км. Были
зарегистрированы полярные сияния даже на высоте 1000 км. Заметим
для сравнения, что серебристые облака наблюдаются на высоте около
80 км, а метеоры образуются на высотах 50-150 км.
Отчего же бывает полярное сияние?

Этот вопрос задавал себе ещё М.В. Ломоносов, который в
молодости наблюдал разноцветные сполохи на родном для
него севере, в Астраханской губернии. Он позже пришёл к
выводу, что причиной полярных сияний служат
электрические разряды в разряженном воздухе. Чтобы
убедиться в справедливости своего предположения, он
выкачивал воздух из стеклянного шара и, пропуская через
шар электричество, наблюдал электрические вспышки.

Почему полярные сияния чаще
случаются у полюсов нашей планеты?
В XIX веке норвежский ученый Биркеланд поставил
интересный опыт. Он сделал маленькую модель Земли,
покрасил её специальной краской, а затем поместил
этот шарик в сосуд с разреженным воздухом и
«обстрелял» его из ионной пушки потоком заряженных
частиц. Частицы, вылетая из пушки, ударялись о шарик,
и там, где они касались поверхности, появлялось
свечение.

Потом Биркеланд намагнитил шар, и свечение
стало появляться только в двух местах - на
полюсах, северном и южном.

То же происходит и с планетой, которая является
большим магнитом. Ну а пушка, которая
«обстреливает» нас частицами – это Солнце.
Полярные сияния принимают самые
разнообразные формы; всё зависит от
структуры и характера активности.
Довольно часто наблюдению доступна
лишь верхняя часть сияния,
возникающая над горизонтом в
направлении на полюс, а это затрудняет
распознавание самого полярного
сияния. Так, разрозненные «клочки»
полярных сияний можно ошибочно
принять за отдельные облака, а пелену
и вершины «арок» сияния - спутать с
туманом. Однако в отличие от облаков и
тумана полярные сияния не закрывают
звезд.
 Разнообразна цветовая гамма
полярных сияний, хотя ее восприятие во
многом зависит от зрения наблюдателя.
Так, наиболее часто наблюдается
бледно-зеленый и красный цвет, однако
каким-то наблюдателям то же самое
полярное сияние может показаться
бесцветным. Цвет сияния зависит от
высоты, особенно у полярных сияний с
вытянутой лучевой структурой.

Красные и зеленые огни полярных
сияний танцуют в небе над
Северным и Южным полюсами.
Похоже, что эти два сияния
зеркально отображают друг друга.
Мысль о том, что северное и южное
сияние как-то связаны между собой,
возникла уже давно. Впервые такое
предположение высказал
известный путешественник и
исследователь Джеймс Кук в XVIII
веке.
Воскресенье, 28 октября 2001 г.,
Полярные сияния: вид из
космоса
Наблюдение капитана Кука
Проплывая по южной части Тихого
океана, он отметил, что "феномен,
наблюдаемый в небе, во многом
напоминает северное сияние".
Из исторических документов, позже
обнаруженных в Китае, стало ясно,
что в ту же самую ночь - 16
сентября 1770 года - сияние
наблюдалось и в Северном
полушарии.
28 октября 2001 года полярный
зонд НАСА сделал уникальные
снимки. По словам доктора
Николы Фока, контролирующей
работу спутника, "впервые нам
удалось с такой ясностью увидеть
северное и южное сияния
одновременно. Эти снимки дают
нам возможность оценить
симметричные сияния в
динамике".
Высоковольтные полярные сияния на Юпитере.
О полярных сияниях на Юпитере известно уже давно. Это самые эффектные и активные
полярные сияния в солнечной системе. Недавно были проведены их исследования
с помощью космического рентгеновского телескопа, и результаты оказались очень
интересными. Телескоп обнаружил в атмосфере над полюсами Юпитера присутствие
ионов кислорода и других элементов, в которых атомы лишены почти всех своих
электронов. Наличие в атмосфере этих сильно ионизованных атомов, которые
разгоняются в мощном магнитном поле Юпитера до очень высоких скоростей, указывает
на то, что по своей природе полярные сияния на Юпитере отличаются от полярных сияний,
наблюдаемых на Земле или на Сатурне.
На Юпитере технология генерации полярных сияний другая. Здесь есть «собственный»
мощный источник заряженных частиц — вулканические извержения на Ио, одном из
спутников Юпитера. Эта заряженные частицы, попадая в мощное магнитное поле
Юпитера, разгоняются в его приполярных областях до очень высоких скоростей,
сталкиваются в молекулами атмосферных газов и заставляют их светиться. То есть, между
юпитерианскими полярными сияниями и солнечной активностью нет никакой связи,
и полярные сияния на Юпитере практически всегда очень активны.
Полярное сияние над Москвой.
«Сегодняшний день станет настоящим испытанием
для людей со слабой сердечно-сосудистой
системой. Земля оказалась во власти сильной
магнитной бури, которая не обошла стороной и
Россию.
Причина этого весьма неприятного явления возросшая солнечная активность. Сразу несколько
групп пятен появились на светиле. Именно ими, по
мнению ученых, обусловлены процессы с
геофизическими последствиями.
- Еще в ночь со вторника на среду на поверхности
солнца произошел мощный выброс масс солнечной
короны, - рассказал "РГ" руководитель отдела
Гелиофизической службы России.- "Виной" тому
стала большая группа пятен, возникшая примерно в
центре видимой стороны Солнца. Затем
последовало еще несколько вспышек, менее
сильных. Магнитная буря будет достаточно сильной
и может повлиять на работу спутниковых
коммуникаций, повредить электрические сети,
ухудшится точность навигационных приборов,
возможны помехи в радиоэфире.
При определенном стечении обстоятельств жители
средней полосы России смогут увидеть довольно
нехарактерное для этой местности явление, которое
часто называют полярным сиянием. Полярное
сияние заметно в местах, в которых протекают
усиленные токи. Атмосфера при этом нагревается, а
на небе видны небольшие сполохи, которые летом
можно принять за обычную зарницу.»-сообщала
"Российская газета" от 25 октября 2003 г.
Полярное сияние над Москвой
Источники дополнительных
сведений:
 «Википедия»
 «Российская
газета»
 С. Данлогг "Азбука звездного неба"
 По материалам Интернета
 «Детская энциклопедия»
 Тарасов Л.В. «Физика в природе»
 Газета «Московский комсомолец»