Спектр полярных сияний

Почему полярное сияние имеет разные оттенки и с чем это связано?

Цвет сияния возникает из-за того, что частицы солнечного ветра, попадая в земную атмосферу, ударяют по молекулам и атомам нашего воздуха. Как известно, воздух состоит из азота и кислорода (примесями других газов, таких как аргон, водород и гелий можно пренебречь, поскольку их содержание суммарно составляет менее 1%). Эти молекулы возбуждаются и потом довольно быстро (секунды) отдают энергию возбуждения в виде излучения строго определенной длины волны (полоски в спектре, строго определенного цвета), см. рисунок ниже:

[ad-unit-ya]

Из этой схемы видно, что большая часть свечения приходится на красный, зелёный и фиолетовый. Это зависит от того, на какой высоте происходит взаимодействие солнечного ветра с частицами воздуха, а также от химического состава (молекула или атом).

Поэтому можно все цветовые структуры классифицировать в следующем порядке:

➡ Зелёный – свечение атомарного кислорода на высотах 80 -150 км (на длине волны 557,7 нм) и в меньшей степени — молекулярного азота (на длине волны 522,8 нм);

➡ Красный – свечение молекулярного азота, а также атомарного кислорода на высотах 150 – 400 км на длинах волн 630 и 636,4 нм) и даже небольшая доля атомарного водорода;

➡Жёлтый – комбинация зелёного и красного излучений кислорода и (или) ионизация кислорода;

➡ Синий — излучение атомарного азота на высотах 140 — 160 км (встречается редко)

➡ Фиолетовый – излучение молекулярного азота (на длине волны 427,8 нм) на высотах обычно ниже 120 км

➡ Розовый / бледно-малиновый — результат смешивания красного и зеленого цветов.

Поскольку красное свечение формируется на значительной высоте, то это объясняет то, что в случае появления сияний на низких широтах (при сильных геомагнитных бурях), наблюдатель видит только красноватое свечение (к примеру это наиболее распространённый цвет при наблюдениях в Австралии и Новой Зеландии). И наоборот — в приполярных регионах и в зоне аврорального круга чаще всего заметны именно зелёные и фиолетовые оттенки, поскольку они сияют практически над головой наблюдателя.

Следите за погодой и климатом вместе с нами!

С Уважением, Маглипогода!