Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 1. Фотографий полярных сияний различных форм и структур: а — однородная полоса; б — однородная и лучистая полосы; е — лучистая полоса; г — «корона»; д — диффузное однородное пятно.
День
Ночь
День
Ночь
Рис. 2, Овалы полярных сияний над поверхностью Земли: а — в виде узкого кольца в магнитоспокойные периоды и б — в виде заштрихованной области в магнитовозмушённые периоды. Цифрами указаны высоты овала над поверхностью Земли.
Рис. 3. Фотография овала Полярных сияний в Северном полушарии (крестиком обозначен геомагнитный полюс).
ется в пределах полосы диффузного аврорального свечения, охватывающей также область широт к полюсу и к экватору от овала. Это слабое субвизуальиое (ниже ворога чувствительности глаза) свечение с интенсивностью 2; 10 Рэлеев.
В магннтоспокойиые интервалы овал П. с. очень узок; во время маги, возмущений он существенно расширяется, особенно иа ночной стороне. Полярное диффузное свечение распространяется далеко к полюсу от овалов в магиитоспокойные интервалы, но прижимается к овалу в виде узкой полосы во время возмущений. Вспокойные периоды в т. н. полярной шапке появляются ориентированные на Солнце дуги полярных сияний. Диффузное субвизуальиое авроральное свечение распространяется и к экватору от овала.
Исследование спектра П. с. показало, что он состоит Аак из атомарных эмиссий, так и из систем полос нейтрального и ионизированного молекулярного азота и кислорода. Наиб, интенсивны эмиссии атомарного кислорода с длинами волн X = 557,7 им (зелёная линия) н? = 630—636,4 нм (красный дублет) ионизированного молекулярного азота в эмиссиях 391,4; 427,8 и 522,8 нм (ближняя УФ-; фиолетовая и зелёная частн спектра). Эмиссии кислорода соответствуют метастабильным состояниям со временем жизнн соответствующих возбужденных атомов 0,74 и 110 с. Поэтому красный дуолет возбуждается только иа высотах 150—400 км, где замедленно протекают процессы дезактивации возбуждённых атомов кислорода. В высотных П. с. (т. и. тип А) отот дублет доминирует. П. с. на сравнительно неболь-шиі высотах (80—90 км), где из-за гашения иитенсив-Iости зелёной и красной линий понижены, с развитыми системами молекулярных полос относятся к типу В. Дневной и ночной участки овала П. с. располагаются на разных высотах над поверхностью Земли — 150— 170 км днём и 100—120 км ночью. Это объясняет преобладание атомарных эмиссий в дневном секторе овала и появление полос молекулярных эмиссий заметной интенсивности в иочиом.
Вторжения ионов водорода приводят к появлению в Ьпектре П. с. эмиссий Балъмера серии. Наиб, интенсив-яа (до кРэлея) линия Ha с X = 656,3 нм. Протоны, двигающиеся к Земле вдоль магн. силовых линий, м^трализуются в результате процессов перезарядки уже на высотах в сотни км и движутся дальше как Вентральные атомы водорода. Возбуждаясь при столк-ювеииях, эти атомы затем излучают, Причём линии их свектра оказываются сдвинутыми по длине волны в ре-«j/льтате Доплера эффекта. По сдвйгу линии можно оп-
S(делить направление движения атомов и их энергию, влучение сосредоточено иа высотах более 130 км н йбусловлено вторжением протонов с энергиями 1— 100 кэВ. В вечернем сеиторе оно располагается к эк-IMOpy от овала в виде слабой светящейся полосы про-
тяжённостью в иеск, сотен км по широ*г&. В П. С. наблюдаются также спектральные линии гелия. Эмиссия He с X = 388,9 нм является характерной особенностью П. с. в полярной шапке.
Спектр П. с. меняется с широтой. В ср. широтах обычно преобладают красные сияния типа A1 на широтах зоны П. с. в ночные часы — обычный (смешанный) тип, а также сияния типа В, в полярной шапке — сияния типа А. В приполюсной области после интенсивных хромосферних вспышек на Солнце возникает равномерное «свечение полярной шапки» в полосах нейтрального и нонизиров. азота, к-рое обусловлено непосредств. вхождением в атмосферу солнечных протонов с энергией 1—100 МэВ, проникающих до высот 20—100 км.
Планетарная картина распределения аврорального свечения связана со структурой магнитосферы, t геометрией геомагн. поля и распределением в магнитосфере авроральиой плазмы. Асимметричное расположение овала П. с. относительно геомагн. полюса обусловлено сжатием магнитосферы солнечным ветром на дневной стороне и образованием магн. хвоста иа ночной. На рис. 4 приведены структурная схема расположенкя плазменных доменов в магнитосфере (рис. 4, а) и связь
Мантия
а
Рис. 4. а — Структурная схема основных плазменных доменов в магнитосфере Земли, к-рая рассечена вертикальной плоскостью полдень — полночь и экваториальной плоскостью утро — вечер, а также плоскостью поперёк хвоста магнитосферы)
их с разл. типами аврорального свечения иа высотах земной атмосферы (рис. 4, б). Для выявления виутр. структуры магнитосфера рассечена вертикальной плоскостью полдень — полночь и экваториальной плоскостью утро — вечер, а также плоскостью поперёк хвоста магнитосферы. На рис. 4(6) обозначены типы авроральио-го свечеиня цифрами 1—3 на ночной стороне и цифрами
5 иа дневной стороне. Эти же цифры даиы иа се-ченин магнитосферы. Показано, на какие структурные
