Какие мы знаем знаки весны? Цветущие растения, поющие птицы, тепло… и, конечно, полярные сияния. Весна — их сезон. По причинам, до сих пор не до конца установленным, несколько недель до солнцестояния длится пик северных сияний. Впрочем, современные исследования проливают свет на эту яркую проблему.

Северное сияние. Снимок Джеффри Хейпмана (Jeffrey Hapeman)
Миссия THEMIS включает 5 идентичных аппаратов для изучения северных сияний и солнечных бурь, которые их вызывают
Северное сияние в Аляске. Снимок Яна Кёртиса (Jan Curtis)
Полярное сияние «в пробирке»: воспроизводство эффекта в лабораторных условиях

Действительно, весенняя активность полярного сияния — вопрос не слишком ясный. Известно, что вызывает его поток заряженных частиц солнечного ветра, но весной Солнце не более активно, чем в любое другое время года. «На самом деле, относительно полярных сияний остается масса невыясненного, — говорит физик Василис Ангелопулос (Vassilis Angelopoulos). — Иногда без всяких видимых причин интенсивность их многократно возрастает. Откуда же берется дополнительная энергия для такого усиления? И, конечно, почему чаще оно наблюдается именно весной?» Для изучения этого таинственного явления на орбите работает миссия THEMIS, и группа Ангелопулоса изучает собранные ею данные.

Действительно, полярные сияния — не просто самый большой спецэффект на Земле. Они являются прекрасными индикаторами геомагнитных штормов, которые могут произвести самые разрушительные воздействия на радиоэлектронную аппаратуру как на орбите, так и на поверхности Земли. Телекоммуникации, навигационные, энергетические системы — наша цивилизация все больше нуждается в этих технологиях, а технологии зависят от солнечной активности.

Запущенная год назад, миссия THEMIS успела пронаблюдать мощнейший геомагнитный шторм совокупной мощностью 500 трлн. Джоулей — «Энергия этого шторма была эквивалентна землетрясению силой 5,5 баллов, — поясняет Ангелопулос, — а его фронт двигался быстрее, чем кто-либо мог ожидать: он пересек всю полярную сферу за каких-то 60 секунд!» Мы рассказывали об этом в заметке «Сияние чистого полюса».

Теперь же новые данные миссии THEMIS позволили обнаружить источник, дающий полярным сияниям дополнительную энергию. «Спутники обнаружили «тяжи» магнитного поля, начинающиеся в верхних слоях атмосферы и тянущиеся до самого Солнца, — рассказывает Дэвид Сибек (David Sibeck) еще один ученый, работающий с THEMIS. — Мы думаем, что частицы солнечного ветра движутся вдоль них, разгоняясь и набирая дополнительную энергию». По его мнению, эти тяжи могут формировать нечто вроде переплетенных канатов, и заряженные частицы движутся по ним, вращаясь, до самой Земли.

Теперь понятно, причем тут «весеннее обострение». Магнитные связи между Солнцем и Землей в весенние месяцы становятся особенно «тесными». Это вопрос обычной геометрии: по мере того, как планета совершает годовой оборот вокруг звезды, ее магнитные полюса меняют свое положение относительно Солнца. Напомним, что ось вращения Земли наклонена относительно плоскости ее годичной траектории, а значит, расположение магнитных полюсов несколько разнится в зависимости от времени года. Причем весной, при приближении равноденствия земное магнитное поле ориентируется оптимальным для образования магнитных «тяжей» образом.

Это предположение косвенно подтверждается и другим наблюдением. С разницей в полгода, в период осеннего равноденствия геометрия магнитных взаимодействий Земли и Солнца выстраивается примерно так же, как и весной. И тогда же происходит второй в году всплеск активности полярных сияний. Исторические свидетельства подтверждают: на весну-осень приходится примерно вдвое больше сияний, чем на лето-зиму. Если вам не доводилось видеть это поразительное зрелище — взгляните видеоролик:

Удивительно, но иногда под светом этого поразительного явления ухо различает таинственные шорохи — северные народы считали это голосами духов. А что думает об этом наука читайте в статье: «Дух магнитного полюса».

По сообщению NASA