Полярные сияния на Земле и других планетах солнечной системы. Полярные сияния на Марсе.
Опубликовано: 25/10/2020
(Обновлено: 25/10/2020)

Всем известны (конечно в основном по рассказам и фотографиям) явления так называемых “полярных сияний” в атмосфере нашей планеты. Необычайно красивые разноцветные всполохи в ночном небе мало кого оставят равнодушным. В основе этого явления (у нас его чаще называют “северным сиянием“, но точно такое же явление наблюдают и жители крайнего юга нашей планеты, правда называют они его на свой манер – южным сиянием!) лежит достаточно простой механизм.

Полярное сияние при наблюдении с Земли. За красный цвет отличает спектр кислорода, а за зеленый - азота.

Полярное сияние при наблюдении с Земли. За красный цвет отличает спектр кислорода, а за зеленый – азота. Но кто вспомнит об этой химии ,когда вокруг такая красота?

Полярные сияния у Земли и других планет солнечной системы

У нашей планеты есть довольно мощное магнитное поле, защищающее нас от солнечной радиации. При столкновении заряженных частиц солнечного ветра с верхними слоями атмосферы нашей планеты, в последних происходит возбуждение атомов и молекул газов. Излучение возбуждённых атомов в видимом диапазоне и наблюдается нами как полярное сияние. Причем, цвета сияний зависят от состава атмосферы – для Земли с её азотно-кислородной атмосферой цвета полярных сияний будут преимущественно красно-зелеными, а для Юпитера, например (где преобладает водород) – голубым и фиолетовым.

Поскольку ионизация заряженными частицами наиболее эффективно в конце пути частицы, а плотность атмосферы падает с увеличением высоты, то высота появлений полярных сияний сильно зависит от параметров атмосферы планеты. Для Земли красное свечение кислорода наблюдается на высотах 200—400 км, а совместное свечение азота и кислорода — на высоте примерно 110 км. Кроме того, эти факторы обусловливают и форму полярных сияний — размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.

Полярные сияния на Юпитере, осенью 2011 года. Принимая во внимание, что Юпитер в 300 раз больше Земли, масштаб явления просто поражает воображение!

Полярные сияния на Юпитере, осенью 2011 года. Принимая во внимание, что Юпитер в 300 раз больше Земли, масштаб явления просто поражает воображение!

Итак, для образования полярных сияний, нужны как минимум два фактора:

  • Наличие атмосферы планеты
  • Наличие магнитосферы планеты

Исходя из этого, достаточно просто определить какие из планет солнечной системы могут “генерировать” полярные сияния, а какие нет.

К примеру Земля, обладающая развитой магнитосферой и атмосферой, само-собой обладает весьма красивыми и эффектными полярными сияниями. Однако они не идут ни в какое сравнение с полярными сияниями в атмосфере планет-гигантов: Юпитера и Сатурна. Благодаря мощному магнитному полю, эти планеты способны показать такие “цветовые эффекты”, что их видно даже в телескоп. Уран и Нептун также могу похвастаться полярными сияниями, хотя и получают гораздо меньшую порцию солнечного ветра.

Меркурий “не блестит” совершенно – у этой планеты отсутствует атмосфера, поэтому противопоставить солнечному ветру ей нечего. Что касается Венеры – здесь ситуации интереснее. Атмосфера у этой планеты мощная, а вот магнитное поле совсем слабое. Тем не менее, полярные сияния здесь есть, но отличающиеся от земных – они появляются в виде светлых и диффузных пятен различной формы и интенсивности, иногда затрагивающие даже весь видимый планетарный диск. Сияния на Венере образуются путём соударений электронов солнечного ветра и атмосферы планеты и особенно хорошо видны на ночной стороне атмосферы.



Самой таинственной планетой в плане полярных сияний является Марс. Атмосфера у него очень разреженная, а магнитное поле фрагментарное. По логике вещей “светится” там вроде бы нечему. Поэтому до 2004 года считалось, что и полярных сияний на Марсе быть не может.

Полярные сияния на Марсе

Однако 14 августа 2004 года, инструментом SPICAM на борту космической станции Mars Express над Марсом, было обнаружено “нечто”, напоминающее легкое облако, находившееся в районе 52° ю. ш. 177° в. д. красной планеты. Общий размер области составлял около 30 км в поперечнике, и примерно 8 км в высоту. Анализируя карту разломов коры, скомпилированную из данных космического аппарата Mars Global Surveyor, учёные заметили, что области выбросов соответствуют району, где локализовано магнитное поле. Это указывает на то, что обнаруженное световое излучение было потоком электронов, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля в верхние слои атмосферы Марса.

Очень странное атмосферное образование на Марсе, заснятое заснятое космическим телескопом «Хаббл» 17 мая 1997 года.

Очень странное атмосферное образование на Марсе, заснятое заснятое космическим телескопом «Хаббл» 17 мая 1997 года. Вроде и облако… но на Марсе не бывает таких высоких облаков!

Впрочем, это было лишь догадкой. Тема была “активирована”, но до времени отложена в сторону. Астрономия ведь хороша тем, что в этой области науки даже любители до сих пор могут собирать важную информацию и делать открытия. И вот, в марте и апреле 2012 года астрономы-любители дважды замечали появление над Марсом необычных образований, похожих на гигантские высотные облака. Они располагались на высоте 250 километров от поверхности Марса, покрывая участок размером 1000 на 500 километров и оставались видимы в течении 10 дней.

А ведь науке вполне четко известно – марсианские пыльные бури могут выбрасывать частицы марсианского грунта на высоту лишь до 60 километров. Что касается облаков, то до этого наиболее высокие облака в разреженной атмосфере Марса были зафиксированы на высоте не более 100 километров. Условия на данной высоте уже мало чем отличаются от космического пространства, и согласно существующим моделям марсианской атмосферы выше данной отметки никаких облаков быть уже не может.

Так что загадочные образования поставили ученых в тупик. Они пересмотрели архив снимков «Хаббла» сделанных в промежутке с 1995 по 1999 год и данные любительских наблюдений за 2001 – 2014 год. Оказалось, что 17 мая 1997 года «Хаббл» заснял аномально высокое облако, похожее на то, что наблюдалось астрономами-любителями в 2012 году.

Ещё одно «странное облако» на Марсе, на этот раз снятое 20 марта 2012 года. Похоже мы с вами видим полярное сияние над Марсом.

Ещё одно «странное облако» на Марсе, на этот раз снятое 20 марта 2012 года. Похоже мы с вами видим полярное сияние над Марсом.

Судя по всему, в обоих случаях мы имеем дело с одним и тем же явлением – никакие это не облака, а самые настоящие марсианские полярные сияния. Казалось бы, поскольку у Марса нет магнитного поля, то и сияний у него быть не может. Однако на самом деле допустить их существование на Марсе не так уж и сложно, хотя они и не будут так красивы и многоцветны, как полярные сияния на Земле (ведь максимум излучения приходится на ультрафиолетовый диапазон).

Дело в том, что когда мы говорим “у Марса фрагментарное магнитное поле” – это ведь не то же самое, что сказать “магнитного поля у Марса нет”. В некоторых регионах красной планеты, в местах залегания магнитных минералов, магнитное поле вполне себе есть и даже очень не слабое. Причем, что характерно – как и в случае с Mars Global Surveyor в 2004 г., в случае в 2012 году, она также примерно совпала по месту расположения с регионом, где и были замечены загадочные образования в высоких слоях марсианской атмосферы.

Таким образом, в случае с Марсом, как и в случае с Венерой, мы можем говорить о существовании атмосферных полярных сияний, однако по природе своей, они скорее всего меньше похожи по механизму образования с земными, чем те же земные полярные сияния похожи с юпитерианскими.

 По материалам esa.int