Северные сияния и южные огни
Что зыблет ясный ночью луч?
Что тонкий пламень в твердь разит?
Как молния без грозных туч
Стремится от земли в зенит?
Как может быть, чтоб мерзлый пар
Среди зимы рождал пожар?
Там спорит жирна мгла с водой;
Иль солнечны лучи блестят,
Склонясь сквозь воздух к нам густой;
Иль тучных гор верхи горят;
Иль в море дуть престал зефир,
И гладки волны бьют в эфир.
М. В. Ломоносов
Удивительное явление северного сияния исследовал еще Ломоносов. В одном из своих стихов о сполохах северного неба, которые поморы называли «позорями», он задает вопрос: «Как может быть, чтоб мерзлый пар среди зимы рождал пожар?» Это связано с тогдашней теорией Христиана Вольфа, полагавшего, что причину «северных огней» следует искать в «тонких испарениях» из земных глубин. По Вольфу, «селитряные и сернистые» газы поднимались ввысь и возгорались под лучами солнца.
Тут надо заметить, что укоренившееся у нас название «северное сияние» не совсем правильно. Над Южным полюсом также можно наблюдать фантастические переливы небесного света, которые там называют «южные огни». Поэтому правильнее говорить «полярное сияние».
Метеорологи разделяют все сияния на четыре класса, отличающиеся по яркости. Первый класс содержит еле заметные сияния, видимые как полоса Млечного Пути. Сияния четвертого класса ярки, как полная Луна, и при их свете можно даже читать.
Несмотря на свою призрачность, сияния ведут себя очень динамично. Они «дышат», переливаются друг в друга и даже говорят щелчками, потрескиванием и жужжанием. Именно такие звуки записали микрофоны стратостатов на высоте нескольких десятков километров. Все эти явления объясняются «электрической активностью» на границе земной атмосферы. Там под дождем космических частиц возникают «авроральные течения» из электронов и электрически заряженных атомов – ионов. Под порывами солнечного ветра потоки заряженных частиц движутся вдоль линий магнитного поля Земли, вызывая полярные сияния в высоких широтах.
Из-за наличия ионов эту часть воздушного океана Земли и назвали ионосферой. Если в приземном слое сухой воздух является качественным изолятором, то в ионосфере он – хороший проводник, поскольку вместо нейтральных молекул и атомов там он насыщен заряженными частицами. Ионосферный слой все время находится в бурном движении, перерастающем в настоящие ураганы, правда незаметные на земной поверхности.
Ионосфера простирается на высоту от пятидесяти до нескольких сотен километров, плавно переходя в космическое пространство. Сверхразряженный воздух здесь существенно меняет свой состав, растет относительная концентрация легких газов – водорода и гелия.
«Странный небесный пришелец»
Потом, когда полярное сияние уже, казалось, начало гаснуть, на востоке-северо-востоке, в нижней части неба, вдруг появился большой зеленоватый светящийся диск, словно только что поднявшийся из-за горизонта, и стал двигаться по небу так же прямолинейно и равномерно, как движутся Солнце, Луна, звезды и планеты, но только в тысячу раз быстрее.
То, что вначале он казался круглым, было, очевидно, результатом его оптического сокращения в ракурсе, ибо по мере приближения к зениту он становился все длиннее и длиннее; когда он пересекал меридиан, проходя над самой Луной, он имел почти форму эллипса, и притом очень удлиненного. Недаром многие наблюдатели говорили потом, что он «сигарообразной формы», напоминает «торпеду», «веретено» или «челнок».
Э. У. Маундер. «Странный небесный пришелец»
Был очень теплый августовский вечер 1894 года. Отставной майор британских колониальных войск Эразмус Оммэней любовался звездным небом Северного Уэльса.
Будучи большим любителем астрономии, он рассматривал блистающее созвездие Кассиопеи, как вдруг, к своему изумлению, обнаружил светящееся белым призрачным светом пятно. Неожиданно оно вспыхнуло ярким блеском и тут же превратилось в четко очерченный диск, диаметр которого приблизительно в три раза превышал диаметр Юпитера. Прошло несколько мгновений и тело стало переливаться желто-оранжевыми оттенками в сторону созвездия Персея. Затем диск принял форму продолговатой плоской рыбы, оставаясь ядром этого изумительно красивого явления. На этом небесная феерия закончилась, и белый диск исчез, лишь оранжевое свечение, постепенно угасая, еще некоторое время неподвижно висело среди мерцающих звезд….
Решив, что он стал свидетелем нового природного явления, майор Оммэней ринулся писать заметку в астрономический журнал.
«Поздняя осень, тихий, ясный вечер; прошло около двух часов после захода Солнца. Луна была в своей первой четверти и пересекла меридиан немногим более чем полчаса назад. Таким образом, на небе было достаточно светло, и в то же время самые яркие звезды были уже хорошо видны… Как только в западно-северо-западной части неба угасла вечерняя заря, над всей северо-западной стороной стало разливаться розоватое сияние – сначала чуть заметное, а потом все более и более яркое; в 5 часов 30 минут над северной частью горизонта вдруг вспыхнул яркий луч, в основном окрашенный в те же красновато-розовые тона, но с зелеными прожилками, и быстро достиг зенита.
Это торпедообразное пятно света не было похоже ни на одно из известных мне небесных тел. Самый характер света и тот факт, что пятно появилось во время сильной магнитной бури и яркого полярного сияния, убеждают нас в том, что явление это связано с полярными сияниями. Однако по виду оно сильно отличалось от тех полярных сияний, которые мне приходилось наблюдать. Оно совсем не похоже на гигантские полосы и лучи, которые во время полярного сияния, сверкая и колыхаясь, расходятся по всему небу; оно прямо и равномерно двигалось с востока (магнитного) на запад. Оно не было похоже и на «арки» или «короны», а четкая, ясная форма и ограниченные размеры резко отличали его от обычного полярного сияния» (Э. У. Маундер, «Странный небесный пришелец»).
В середине ноября 1882 произошло сразу несколько солнечных вспышек, вызвавших сильнейшие порывы солнечного ветра. Достигнув окрестностей Земли, потоки плазмы с «вмороженными сгустками» магнитного поля нанесли сокрушительный удар по земной магнитосфере. Приполярные небеса осветились невиданным фейерверком сияний, которые посчастливилось наблюдать многим известным ученым. Среди них были британский астрономы Эдвард Уолтер Маундер и Дж. Рэнд Кэпрон, а также голландцы – профессор Гаагского университета Генрих Аудеманс и выдающийся физик (впоследствии Нобелевский лауреат) Питер Зееман.
Любопытно, что ни до, ни после природа одновременно не открывала свои секреты сразу стольким именитым представителям науки.
Во время блистательного зрелища «аврорального шторма» (полярное сияние по латыни – «аврора бореалис») было замечено очень странное явление, которое наблюдатели называли и сияющим облаком, и огненным аэростатом, и сверкающей торпедой, и новомодным французским словом «дирижабль». Суть его состояла в том, что во время сполохов «полярных огней» среди них на несколько минут возникало нечто быстро движущееся в западном направлении.
