150496 (Оптичні явища в природі), страница 3

Треба відзначити, що виникле сяйво розповсюджується на захід із швидкістю 1 км/сек. Верхні шари атмосфери в області спалахів сяйв розігріваються і спрямовуються вгору, що позначилося на посиленому гальмуванні штучних супутників Землі, що проходять ці зони.

Під час сяйв в атмосфері Землі виникають вихрові електричні струми, захоплюючі великі області. Вони порушують додаткові нестійкі магнітні поля, так звані магнітні бурі. Під час сяйв атмосфера випромінює рентгенівські промені, які, мабуть, є результатом гальмування електронів в атмосфері.

Інтенсивні спалахи сяйва часто супроводжуються звуками, що нагадують шум, тріск. Полярні сяйва викликають сильні зміни в іоносфері, що у свою чергу впливає на умови радіозв'язку. В більшості випадків радіозв'язок значно погіршується. Виникають сильні перешкоди, а іноді повна втрата прийому.

Як виникають полярні сяйва. Земля є величезним магнітом, південний полюс якого знаходиться поблизу північного географічного полюса, а північний - поблизу південного. Силові лінії магнітного поля Землі, звані геомагнітними лініями, виходять з області, прилеглої до північного магнітного полюса Землі, охоплює земну кулю і входять в нього в області південного магнітного полюса, утворюючи грати навколо Землі.

Довго вважалося, що розташування магнітних силових ліній симетричне щодо земної осі. Тепер з'ясувалося, що так званий “сонячний вітер” – потік протонів і електронів, що випромінюються Сонцем, налітаю на геомагнітну оболонку Землі з висоти близько 20000 км., зволікає її назад, убік від Сонця, утворюючи у Землі своєрідний магнітний “хвіст”.

Електрон або протон, Землі, що потрапили в магнітне поле, рухаються по спіралі, як би навиваючись на геомагнітну лінію. Електрони і протони, що потрапили з сонячного вітру в магнітне поле Землі, розділяються на дві частини. Частина з них уздовж магнітних силових ліній відразу стікає в полярні області Землі. Ці протони і електрони врешті-решт по геомагнітних лініях також стікають в область полюсів, де виникає їх збільшена концентрація. Протони і електрони проводять іонізацію і збудження атомів і молекул газів. Для цього вони мають достатньо енергії, оскільки протони прилітають на Землю з енергіями 10000-20000 (1= 1.6 10 Дж), а електрони з енергіями 10-20.

Збуджені атомів газів віддають назад отриману енергію у вигляді світла, на зразок того, як це відбувається в трубках з розрідженим газом при пропусканні через них струмів.

Спектральне дослідження показує, що зелене і червоне свічення належить збудженим атомам кисню, інфрачервоне і фіолетове – молекулам азоту. Деякі лінії випромінювання кисню і азоту утворюються на висоті 110 км., а червоне свічення кисню – на висоті 200-400 км. Іншим слабким джерелом червоного світла є атоми водню, атмосфери, що утворили у верхніх шарах, з протонів тих, що прилетіли з Сонця. Захопивши електрон, такий протон перетворюється на збуджений атом водню і випромінює червоне світло.

Спалахи сяйв відбуваються зазвичай через день-два після спалахів на Сонці. Це підтверджує зв'язок між цими явищами. Дослідження за допомогою ракет показало, що в місцях більшої інтенсивності сяйв є значніша іонізація газів електронами.

Останнім часом учені встановили, що полярні сяйва інтенсивніші у берегів океанів і морів.

Але наукове пояснення всіх явищ, пов'язаних з полярними сяйвами, зустрічає ряд труднощів. Наприклад, невідомий точно механізм прискорення частинок до вказаних енергій, не цілком ясні їх траєкторії в навколоземному просторі, не все сходиться кількісно в енергетичному балансі іонізації і збудження частинок, не цілком ясний механізм утворення свічення різних видів, неясне походження звуків.

Висновок.

Практичне значення оптики і її вплив на інші галузі знання виключно великі. Область явищ, що вивчається фізичною оптикою, вельми обширна. Оптичні явища найтіснішим чином пов'язані з явищами, що вивчаються в інших розділах фізики, а оптичні методи дослідження відносяться до найбільш тонким і точним. Тому недивно, що оптиці впродовж тривалого часу належала провідна роль в дуже багатьох фундаментальних дослідженнях і розвитку основних фізичних переконань. Досить сказати, що обидві основні фізичні теорії минулого сторіччя - теорія відносності і теорія квантів - зародилися і в значній мірі розвинулися на грунті оптичних досліджень. Винахід лазерів відкрив нові щонайширші можливості не тільки в оптиці, але і в її застосуваннях в різних галузях науки і техніки.