Ученые изучают загадочные фиолетовые "радуги" в небе Арктики

Загадочные фиолетовые радуги, появляющиеся в небесах над приполярными регионами в последние три года, возникли в результате взаимодействия магнитного щита Земли и частиц высокой энергии, проникших глубоко в атмосферу планеты, сообщает Phys.org

"Это фиолетовое сияние можно увидеть на Земле с расстояния в несколько тысяч километров от той точки, где оно возникает. Это говорит о том, что оно зарождается где-то в космосе, за пределами атмосферы Земли", – заявила Лиз Макдональд, астрофизик из Центра космических полетов НАСА в Гринбелте (США).

Полярные сияния являются продуктом взаимодействия магнитосферы Земли и солнечного ветра – потока плазмы и заряженных частиц, который Солнце испускает в космос. Эти частицы движутся вдоль силовых линий магнитного поля планеты, "ножки" которых находятся у полюсов Земли.

Благодаря подобному расположению силовых линий заряженные частицы, свободно проникают в атмосферу у полюсов, сталкиваясь с молекулами азота и кислорода, что и вызывает сине-зеленое свечение, которое мы называем северным сиянием.

В последние годы, рассказывает Макдональд, фотографы-любители начали говорить о появлении нового типа вспышек в арктических небесах, которые не похожи на обычное северное сияние. Начиная с лета 2015 года, над Канадой и другими уголками Арктики стали появляться загадочные фиолетовые "радуги" и "мосты", которые освещают ночное небо на протяжении примерно 20-30 минут и затем исчезают. В общей сложности удалось зафиксировать свыше 30 случаев появления подобного сияния.

Заручившись помощью нескольких десятков фотографов, ученые два года наблюдали за подобными вспышками, используя не только наземные обсерватории и инструменты, но и флотилию зондов Swarm, запущенную Европейским космическим агентством в 2013 году с Плесецкого космодрома для изучения свойств магнитного поля Земли.

В июле 2016 года ученым впервые удалось всесторонне изучить подобные вспышки, и выяснить, что их предполагаемый "прародитель" – скопления протонов высокой энергии – не имеют к ним никакого отношения. Эти фиолетовые сияния, как обнаружили Макдональд и ее коллеги, на самом деле возникали в результате необычного взаимодействия солнечных электронов и магнитного поля Земли.

По словам астрофизиков, подобные вспышки возникают в тот момент, когда на Солнце происходит небольшая по силе вспышка, которая приводит к выбросу большого количества заряженных частиц в сторону Земли. Когда эти частицы достигают нашей планеты, они сталкиваются с ее магнитным полем и большинство из них становится прародителями "обычных" северных сияний.

С другой стороны, небольшая часть частиц, обладающих достаточно большой энергией, "прорывается" дальше и ниже, и взаимодействует с молекулами нижних слоев атмосферы, формируя узкие пучки ионов оксида азота. Они испускают лучи красного и фиолетового света, а не зеленого и синего, как ионы "чистого" кислорода и азота, что объясняет необычную окраску "фиолетовых радуг" Арктики.

Дальнейшие наблюдения за этими потоками частиц, как надеются эксперты НАСА, помогут понять, что именно порождает их и почему они появляются только в те времена, когда за полярным кругом бушует северное сияние.