Читаем Физика полностью

По-настоящему разобраться в том, как возникает это очень красивое природное явление, ученые смогли только в наши дни. Но и сейчас некоторые вопросы остались еще не выясненными.

Чаще всего встречаются четыре формы сияния: однородная дуга, лучи (лучевая полоса), ленты, размытые пятна (их называют диффузными пятнами).

Различные формы северного сияния могут возникать одновременно и накладываться друг на друга. Лучи, ленты и пятна перемещаются, при этом интенсивность их свечения со временем меняется. Обнаружено, что скорость движения лучей и лент достигает десятков километров в секунду!

В течение ночи можно наблюдать постепенное превращение одной формы сияния в другие. Например, однородная дуга разбивается на лучи или превращается в сложные ленты, а затем распадается на облакоподобные пятна.

Если посмотреть на нашу Землю из космоса, то сияние, о котором мы говорим, будет наблюдаться в определенных зонах, окружающих овалом полюса планеты. Такие овалы смещены в ночную сторону земного шара.

На дневной стороне земного шара (стороне, обращенной к Солнцу) овальная зона простирается от широты 75° до широты 85°, а на ночной – примерно от 60° до 70°. Интересно, что положение овала зоны является фиксированным относительно Солнца. В течение суток Земля совершает оборот под этим овалом.

Когда солнечная активность повышается, размеры зоны сияния значительно увеличиваются. После особо крупных волнений эта зона может так расшириться, что достигнет средних и даже низких широт. При этом заметно возрастает интенсивность свечения сияния. Как же объяснить это явление?

От нашей звезды Солнца во всех направлениях непрерывно распространяются электромагнитное излучение и потоки заряженных частиц (эти потоки называют солнечным ветром). Когда заряженные частицы попадают в земную атмосферу, на них действует магнитное поле Земли – наиболее сильное именно у полюсов. Сталкиваясь с атомами и молекулами атмосферы, частицы вызывают так называемую люминесценцию – свечение в атмосфере, что и представляет собой северное сияние.

Таким образом, северное сияние – это люминесцентное свечение, возникающее в результате взаимодействия заряженных частиц (электронов и протонов) с атомами и молекулами земной атмосферы.

Свечение моря

Существует много описаний свечения моря, основанных на собственных наблюдениях этого впечатляющего природного явления. Большинство описаний принадлежит, естественно, мореплавателям. Они пишут о светящихся волнах, расходящихся от корабля, о световой дорожке за кормой, о полыхающих глубинах. Иногда свечение занимает огромные пространства; вокруг, сколько охватишь взглядом, увидишь светящиеся гребни, длинные светящиеся полосы, которые могут быть настолько яркими, что на низких облаках возникают блики. Особенное впечатление производят изменчивые световые «фигуры», состоящие из ярких пятен, полос, кругов, завихрений.

Очень яркое свечение бывает во время цунами – огромных волн, падающих на побережье, когда под морским дном или в прибрежной полосе происходит землетрясение. Приближаясь к берегу, такие волны сначала вызывают сильный отлив – море вдруг отступает, иногда на километры. И вслед за этим вода возвращается в виде волны, высота которой может достигать десятков метров. Ее удар сметает все на своем пути; волна разрушает дома, выбрасывает на берег суда, вырывает с корнем и ломает толстые деревья. Перед тем как вот-вот должна прийти волна цунами, наблюдается особенно сильное свечение моря. Морское дно, оголившееся при кратковременном отливе, полыхает ярким светом.

Отметим две особенности свечения моря. Во-первых, оно возникает не «само по себе», а в ответ на воздействия возбуждающего характера. Возбуждающими факторами могут быть всевозможные волнения морской поверхности, прибой, прохождение судна и особенно землетрясение и образование волн цунами. Даже за обычной лодкой может возникать светящийся след, при этом с весел падают «огненные» капли, от их ударов по воде расходятся светящиеся круги.

Во-вторых, свечение моря характеризуется исключительной изменчивостью. Оно может вспыхнуть ярко в одном месте, внезапно исчезнуть в другом; интенсивность его может быстро изменяться во времени.

Море светится, как правило, зеленоватым и голубым светом. Реже наблюдается желто-зеленое и желтое свечения. Очень редко можно видеть свечение других цветов – фиолетового, оранжевого, красного.

Светящиеся организмы

Свечение моря – это всегда свечение живых организмов. Очень распространенные в прошлом представления о том, что свечение моря вызывают растворенные в морской воде соли или окисляющийся фосфор оказались неверными. Есть все основания называть свет, рождающийся в море, «живым светом».