Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

Зодиакальный свет все еще остается загадкой. Существует теория, согласно которой он представляет собой солнечный свет, рассеянный скоплением частиц пыли, находящихся далеко за орбитой Земли. Более современная теория утверждает, что это солнечный свет, поглощенный и переизлученный разреженными ионизированными слоями верхней атмосферы.

466. Что представляют собой «падающие звезды»?«Падающие звезды», во-первых, не падают, а во-вторых, это вообще не звезды. Верхние слои атмосферы Земли непрерывно бомбардируются метеорным веществом — частицами, которые обычно не больше песчинки. Эти частицы входят в атмосферу со скоростями от 16 до 32 км/сек. По мере вторжения частиц во все более плотные слои атмосферы их поверхность все более и более нагревается за счет трения, достигая, наконец, температуры испарения. Испаряющееся вещество оставляет в атмосфере тонкий светящийся след, образующийся на пути движения частицы до полного ее испарения. На безоблачном небе в безлунную ночь наблюдатель может увидеть от 5 до 10 «падающих звезд». Несколько большие метеорные частицы дают яркую вспышку. Их называют метеорами. Взрывающиеся «падающие звезды» называются болидами. Некоторые большие болиды достигают поверхности Земли. Падение их на земную поверхность сопровождается сильным взрывом. Такие болиды называют метеоритами.

467. Каковы причины образования полярного сияния?Полярные сияния возникают благодаря колоссальным взрывам на Солнце и другим формам солнечной деятельности. Их называют северными сияниями в северном и южными сияниями — в южном полушарии. Во время солнечных бурь извергаются потоки электрически заряженных частиц высоких энергий, которые бомбардируют ионизированные сильно разреженные газы верхней атмосферы. Последние возбуждаются и испускают сияние. Этот эффект напоминает в некоторой степени процесс, который происходит во флюоресцентных лампах. Например, красные неоновые лампы испускают свет, когда через газ, заключенный в цилиндре, пропускают пучок электронов, которые сталкиваются с атомами неона с силой, достаточной для того, чтобы вызвать свечение газа. В полярных сияниях, возникающих в верхней атмосфере, под действием заряженных солнечных частиц сияние испускают молекулы кислорода и азота.

468. Часто ли наблюдаются полярные сияния?Полярные сияния встречаются наиболее часто и бывают наиболее яркими тогда, когда на обращенной к Земле стороне Солнца появляются большие пятна. В это время на Земле наблюдаются сильные магнитные бури, во время которых нарушается и подчас полностью прекращается радио- и телеграфная связь. Эти явления подчеркивают электромагнитную природу полярных сияний.

469. На каких высотах бывают полярные сияния?Многие годы изучением полярных сияний занимался норвежский ученый доктор Карл Штормер. С помощью группы наблюдателей, фотографировавших полярные сияния с различных точек, ему удалось определить высоты, на которых они образуются. Оказалось, что полярные сияния возникают в двух основных зонах: нижняя зона располагается между высотами 80 и 320 км, верхняя — между высотами 560 и 1040 км. Нижняя зона примерно совпадает с отражающими радиоволны слоями ионосферы. Полярные сияния в верхней зоне редко могут наблюдаться в очень низких широтах.

470. Почему северные сияния бывают наиболее часто в высоких широтах?Корпускулярные потоки Солнца, двигаясь по направлению к Земле, попадают в ее сильное магнитное поле, захватываются им и стекают вдоль магнитных силовых линий к магнитным полюсам.

В северном полушарии магнитный полюс удален от географического на 20° широты. Поэтому северные сияния концентрируются в большом эллипсе вокруг магнитного полюса, границы которого захватывают полярные районы вплоть до 60–70° северной широты. К ним относятся Исландия, Гренландия, Гудзонов залив, Аляска, Берингов пролив, северная часть Советского Союза и Скандинавские страны. В этих районах северные сияния могут наблюдаться очень часто (в каждые две из трех ночей). С уменьшением широты частота сияний резко уменьшается. Над южной частью США и странами Южной Европы северные сияния бывают редко, а в тропиках встречаются чрезвычайно редко.

471. Какие существуют формы полярных сияний?Полярные сияния поразительно разнообразны по форме. Это окрашенные полосы и свечения, дуги и кольца, лучи и драпри. По внешнему виду все эти формы можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся подвижные сияния лучевой структуры. Вторая группа объединяет неподвижные, значительно менее яркие виды сияний.

472. Какие формы полярных сияний встречаются наиболее часто?Чаще всего можно увидеть полярные сияния второй группы. Она включает в себя диффузные дуги, кольца, а также сияния, не имеющие определенной формы.

473. Какой вид имеют полярные сияния лучевой структуры?Полярные сияния лучевой структуры более привлекательны и имеют более яркие цвета. Разноцветные лучи свечения веерообразно распространяются от арок на горизонте к зениту. Они то вспыхивают, то затухают, образуя на небе пульсирующее многоцветное сияние.

474. Какого цвета полярные сияния?В образовании этого изумительного явления участвуют все цвета спектра. Слабое сияние обычно бывает белого цвета. По мере того как яркость сияния увеличивается, начинают преобладать желто-золотистые тона. Нежные пастельные оттенки — вишневый, коралловый и бирюзовый — вспыхивают иногда в сияниях, имеющих вид драпри. В самых ярких полярных сияниях преобладают малиновые тона.

475. Производит ли полярное сияние какой-нибудь шум?Некоторые утверждают, что в арктических и антарктических районах во время полярного сияния слышен треск и свист. Крайне сомнительно, чтобы это было правдой, так как едва ли полярные сияния могут создавать звуковые волны на высотах, где воздух настолько разрежен, что в нем звуковая волна не способна ни возникать, ни распространяться. Другие полагают, что подобные звуки образуются во время кистевидных разрядов, возникающих в период полярного сияния недалеко от наблюдателя в некоторых частях земного шара, если воздух холодный и сухой. Третьи считают, что слышать шелестящий звук наблюдателю помогает его воображение, которое особенно разыгрывается, когда полярные сияния имеют вид красочных занавесей. Этот спор до сих пор остается нерешенным.

476. В чем причина мерцания звезд?Структура атмосферы очень неоднородна. Неоднородность эта заключается в том, что атмосфера содержит большой спектр вихрей всевозможного размера от самых больших — циклонов и антициклонов — до микровихрей — турбулентных вихрей. Последние представляют собой образования различной плотности, переносимые потоком воздуха. Эти образования оказывают на свет такое же действие, как выпуклые и вогнутые линзы, т. е. усиливают, рассеивают, отражают и искривляют лучи света. Свет звезд, пройдя через космическое пространство, попадает на эти неоднородности, и за счет указанных выше искажений световых волн происходит то усиление, то ослабление их сияния. Это явление называется мерцанием звезд. Из-за отрицательного действия неоднородных плотных слоев атмосферы астрономы устраивают обсерватории на горных вершинах, имеющих такую высоту, что искажающих свет неоднородностей там очень мало.