Где смотреть северное сияние и как оно связано со вспышками на Солнце?
В ночь с 22 на 23 февраля в 01:08 по московскому времени на Солнце была зафиксирована мощнейшая вспышка за последние 7 лет. Лаборатория солнечной астрономии и гелиофизического приборостроения РАН заметила масштабный выброс корональной массы — большого объёма горячего газа, который порой вырывается с поверхности нашей звезды и летит в космическое пространство. Вспышке присвоили¹ уровень Х6,3 в международной классификации. Это означает практически максимальную интенсивность рентгеновского излучения, которое могло бы сильно повлиять на межпланетное пространство и Землю.
График солнечной активности за 22-23 февраля 2024 года. Источник: Лаборатория солнечной астрономии ИКИ и ИСЗФ РАН
Учёные опасались, что мощность взрыва и направление вспышки в сторону Земли могут спровоцировать удар плазменного потока по магнитному полю нашей планеты со скоростью 1000 км/сек. Тогда это бы породило сильнейшие геомагнитные бури четвёртого уровня (G4) из пяти возможных и всерьёз угрожало бы радиосвязи во всём мире, работе GPS и искусственных спутников. Однако вспышка оказалась локализована в короне — самом верхнем и самом горячем слое солнечной атмосферы. Что привело² к минимальному влиянию излучения и выброшенных частиц на Землю.
Вспышка 23 февраля 2024 года. Источник: NASA
Но если бы взрыв на Солнце и последующая ударная волна частиц не обошли нашу планету, то мощная геомагнитная буря привела бы к невероятно яркому северному сиянию, которое было бы видно даже в Оренбургской, Омской, Челябинской областях, на Камчатке, в Приамурье, Забайкалье, в Хабаровском крае, в Черноземье, в Ростовской, Саратовской и Волгоградской областях — практически вдоль всей южной границы России. Каким же образом работает этот космический механизм и как появляется сияние?
Рождение авроры
По правде говоря, называть всякое сияние «северным» не совсем верно, ведь его можно увидеть как вблизи северного магнитного полюса Земли, так и вблизи южного, в Антарктиде. Поэтому в научной литературе часто встречается обобщающее словосочетание «полярное сияние». В международных источниках используются названия Aurora Borealis именно для северного сияния и Aurora Australis — для южного.
Само природное чудо рождается, когда выброшенный вспышками поток солнечных заряженных частиц (протонов и электронов) на скорости 300–1200 км/ч долетает до магнитосферы Земли³ — той части космоса, где доминирующим магнитным полем является земное. Далее магнитное поле направляет солнечный ветер вдоль силовых линий, к полярным областям. И уже здесь происходит масштабное столкновение солнечных протонов и электронов с атомами и молекулами кислорода, азота и других газов в верхних слоях атмосферы. Из-за этого воздушной оболочке нашей планеты передаётся заряд, энергия высвобождается, а на высоте от 80 до 500 км от поверхности Земли появляется то самое свечение — полярное сияние⁴.
Схема возникновения полярного сияния в районах овалов Авроры – зон, близких к магнитным полюсам Земли, где чаще всего можно увидеть это природное явление. Источник: University of Waikato
Но если выброс корональной массы не долетает до магнитосферы и не провоцирует геомагнитные бури, как это случилось 22–23 февраля, то даже при высокой солнечной активности сверхъяркого свечения за пределами полярных овалов можно не ждать.
Каким бывает полярное сияние?
Это волшебное свечение может выглядеть по-разному: как занавес из складок ткани, колышущейся на ветру, как простирающиеся от горизонта до горизонта дуги, закручивающиеся в спираль ближе к полуночи, как сплошное полотно, как облако с подсветкой. Иногда сияние принимает вид мифических созданий.
Аврора-феникс над Исландией. Источник: Hallgrimur P. Helgason
Обычно мы видим на небе «стандартное» зелёное свечение. Как правило, оно рождается на высоте 100–300 км от поверхности Земли из-за столкновения солнечных частиц с высокой концентрацией молекул кислорода. Мы замечаем его чаще остальных также из-за особенностей человеческого зрения: наши глаза достаточно чувствительны к зелёному цвету.
При более интенсивном солнечном ветре и взаимодействии с атомами азота появляется фиолетовое сияние⁵. При более высотной локализации геомагнитной бури (300–400 км) возникает красноцветное свечение.
Красная аврора в небе над Италией. Источник: Giorgia Hofer
При исключительно сильном выбросе корональной массы и столкновении с частицами водорода и гелия в атмосфере может даже проявляться сине-фиолетовое сияние⁶. Но мы его вряд ли увидим в ночном небе из-за плохой восприимчивости человеческого глаза к этим цветам на тёмном фоне.
Где искать аврору?
Больше половины дней в году полярное сияние возникает в небе между 60° и 75° северной и южной широты. То есть над Антарктидой, Аляской, Канадским архипелагом, Гренландией, Исландией, северной частью Скандинавского полуострова. В России — над Кольским полуостровом, на севере Архангельской области и Красноярского края, над Ямало-Ненецким автономным округом, а также над северной частью Карелии, Якутии и Чукотки. В зимнее время года в этих регионах при ясной погоде полярное сияние можно наблюдать⁷ вечером и ночью несколько раз в неделю.
Правда, кроме Мурманской области со знаменитой Териберкой, до остальных заветных мест добираться очень долго и дорого. Поэтому можно поступить хитрее и дождаться сильных вспышек на Солнце — таких, после которых мощные магнитные бури спровоцируют свечение, видное с более южных территорий. Например, поблизости от Москвы, Казани, Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода или даже на южных границах страны.
Существует международная классификация магнитных бурь, основанная на шкале геомагнитных возмущений:
- G0 Kp = 0-1: очень слабая геомагнитная активность
- G1 Kp = 2-3: слабая геомагнитная активность
- G2 Kp = 4-5: умеренная геомагнитная активность
- G3 Kp = 6-7: сильная геомагнитная активность
- G4 Kp = 8-9: очень сильная геомагнитная активность
- G5 Kp > 9: экстремальная геомагнитная активность
Чем ниже Кр-индекс — в тем более высоких широтах будет видно сияние и тем более тусклым оно окажется. Чем выше индекс — тем южнее можно будет наблюдать небесное свечение и тем более ярким оно получится.
Зависимость возможности наблюдать полярное сияние на той или иной широте в зависимости от силы геомагнитной активности. Источник: NOAA Space Weather Prediction Center
Поэтому, если вы не хотите ехать далеко на север, надо лишь пристально следить за геомагнитной активностью в своём родном регионе или в соседних областях и республиках.
Как правильно смотреть полярное сияние?
Однако просто так сияние всё равно не поймаешь. Помимо мониторинга геомагнитной обстановки⁸, надо соблюсти несколько правил.
- Выбрать правильное время года. Небесное свечение можно увидеть и зимой, но лучше всего оно проявляется в районе весеннего и осеннего равноденствий.
- Выбрать правильное время суток. Идеальное время для охоты за сиянием — с 22 до 02 ночи по местному часовому поясу.
- Выбрать правильный пункт наблюдений. Самый грамотный вариант — найти холм или любое другое возвышение с беспрепятственным обзором на север (если вы в северном полушарии). С возвышенности можно увидеть полярное сияние, даже если оно находится за 1000 км от вашей локации.
- Обеспечить себе идеально тёмное небо: выехать за город, чтобы избежать светового загрязнения, и понадеяться, что в дни геомагнитных бурь не будет полнолуния.
- Проверить прогноз погоды вместе с приложением Яндекс с Алисой: для удачных наблюдений подойдёт ясное или малооблачное небо.
Прогноз на 2024 год: будет больше сияний!
На самом деле, 22-23 февраля произошла не одна мощная вспышка, а целых три⁹. Такая высокая интенсивность выбросов корональной массы — исключительное явление. И оно свидетельствует о том, что Солнце вступило в свой пик 11-летнего цикла.
Экспериментальное прогнозирование актуального солнечного цикла. Источник: NOAA Space Weather Prediction Center
Современный солнечный цикл, по прогнозам учёных, станет ¹⁰ одним из слабейших за последние 100 лет. Но даже при таком раскладе в его пиковой фазе нас ждёт нарастание солнечной активности, потенциальное учащение геомагнитных бурь, а значит — можно надеяться, что в 2024 году мы увидим на небе больше сильных и ярких полярных сияний.
А чтобы не пропустить новые статьи в нашем Блоге, подписывайтесь на телеграмм-канал Яндекс Погоды. Подписаться здесь
