Чудеса. Популярная энциклопедия, Том 2 - Мезенцев Владимир Андреевич (1991)

Ломоносов предположил, что причиной служат электрические разряды в разреженном воздухе. Чтобы убедиться в справедливости своего предположения, он выкачивал воздух из стеклянного шара и пропускал через него электричество.«…Возбужденная электрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые во мгновение ока исчезают, и в то же почти время новые на их место выскакивают, так что беспрерывное блистание быть кажется», — записал он.

Позже явления проходимости электрического тока через разреженные газы изучали другие ученые. В опытах применялись стеклянные трубки, запаянные с двух концов. Чтобы пропускать через них электрический ток, с обоих концов впаивались в стекло небольшие электроды; к ним присоединяли провода от источников тока. Пока газ, заключенный в трубке, находился при атмосферном давлении, он не проводил электрического тока — свечение не появлялось. Но стоило создать там разрежение, как от одного электрода к другому возникал поток быстро летящих электрически заряженных частиц, то есть начинал течь электрический ток. При этом появлялось и мерцающее свечение — от столкновений быстро летящих заряженных частиц с оставшимися частичками газа. Такие трубки были названы газосветными.

Но полярные ли сияния были получены в лабораториях ученых?

Опыты с газосветными трубками еще далеко не раскрывали всех особенностей небесных сполохов. Почему, например, они столь крепко «приписаны» к земным полюсам? Какие же именно частицы или лучи вызывают столь красочное свечение воздуха на высоте, да и какова она, эта высота? Наконец, чем объяснить разнообразные, непрестанно изменяющиеся формы этого явления? На все эти вопросы нужно было найти научно обоснованные ответы.

Еще в прошлом веке норвежский физик Биркеланд проводил опыты с копией Земли. Он изготовил маленькое подобие нашей планеты — небольшой шар, который можно было намагничивать. Кроме того, этот шар был покрыт краской, светящейся от ударов электрически заряженных частиц — свободных электронов и ионов. Ученый поместил шар в сосуд с разреженным воздухом и обстрелял его из «ионной пушки» потоком заряженных частиц.

Пока шар не был намагничен, летящие частицы бомбардировали всю поверхность полушария, обращенного к «пушке», и оно равномерно светилось. Но как только шар намагнитили, свечение осталось лишь у его магнитных полюсов.

Таким образом, и этот опыт подтвердил связь полярных сияний с потоком электрических микрочастиц. Показал он и то, что в этом явлении как-то участвуют силы земного магнетизма. Но какие же электрически заряженные частицы могут вызывать в высоких слоях атмосферы полярные сияния?

Поиски ответов на эти вопросы привели ученых к Солнцу. Уже давно было замечено: полярные сияния особенно часты и сильны в те годы, когда на нашем дневном светиле — наибольшее число пятен. Ведь количество их и размеры в разные годы различны. И примерно через каждые одиннадцать лет бывает наибольшим. Затем они постепенно пропадают, и в годы минимума на Солнце месяцами почти не наблюдают пятен.

Вот с этим-то далеким от Земли явлением и оказались наиболее тесно связаны полярные сияния. Установлено, например, что как только большое пятно проходит центральный меридиан Солнца, — через 20–40 часов на Земле почти всегда начинают играть сполохи, а в атмосфере разражается магнитная буря. При этом резко ухудшается радиосвязь, затрудняется работа телеграфа и телефона, нарушаются правильные показания компаса.

Каков же механизм явления?

Солнце выбрасывает из области солнечных пятен мощные потоки электрически заряженных частиц. Когда они достигают верхних, разреженных слоев атмосферы Земли, то сталкиваются с частицами газов воздуха (главным образом, азота и кислорода). Атомы и молекулы этих газов начинают испускать свет — рождается полярное сияние. Разыгрываются эти процессы, на высоте примерно от 100 до 800–900 километров, а иногда и выше.