Полярное сияние — это естественное световое явление, которое происходит в небе, в основном наблюдаемое в высокоширотных регионах, таких как Аляска, Канада, Исландия, Норвегия, Швеция, Финляндия и Россия. Полярные сияния возникают, когда заряженные частицы солнца взаимодействуют с молекулами в верхних слоях атмосферы Земли. Эти взаимодействия заставляют молекулы испускать свет разных цветов, создавая мерцающие занавеси, лучи или спирали на ночном небе.
Обычно полярные сияния выглядят зелеными или красными из-за типа молекул газа, участвующих в них. Однако они также могут проявляться в других оттенках, таких как фиолетовый, синий или желтый. В очень редких случаях полярные сияния могут даже казаться черными. Черное полярное сияние — необычное явление, не до конца изученное учеными. В этой статье мы рассмотрим, что вызывает черные полярные сияния и почему они так редки.
Чтобы понять, что создает черное полярное сияние, полезно сначала рассмотреть, что вызывает полярные сияния обычного цвета. Северное сияние на севере и южное сияние на юге являются результатом солнечного ветра. Солнце постоянно испускает поток заряженных частиц, называемых солнечным ветром. Когда эти частицы взаимодействуют с магнитосферой Земли, они направляются вниз по линиям магнитного поля к полюсам.
Когда заряженные частицы приближаются к верхним слоям атмосферы, они сталкиваются с молекулами кислорода, азота и других газов. Эти столкновения передают энергию молекулам, заставляя их «возбуждаться». Когда молекулы возвращаются в свое нормальное состояние, они испускают фотоны света, которые видны как мерцающее сияние полярного сияния.
Различные газы испускают разные цвета света. Наиболее распространены:
| Газ | Цвет |
| Кислород | Зеленовато-желтый |
| Азот | Синий, фиолетовый, красный |
| Водород | Красный |
Тип газа, высота и количество переданной энергии определяют цвета и формы, видимые в полярном сиянии.
Черное полярное сияние по сути является противоположностью типичного полярного сияния. Вместо красочных огней черное полярное сияние выглядит как темные ленты, текущие по ночному небу. Эти необычные темные пятна вызваны отсутствием излучения света молекулами газа.
Во время черного полярного сияния заряженные частицы от солнца передают очень мало энергии атмосферным газам. Это не приводит молекулы в возбужденное состояние. Поскольку газы остаются в своем естественном невозбужденном состоянии, не происходит никаких реакций испускания света, вызывающих свечение полярного сияния.
Черные полярные сияния исключительно редки. Хотя каждый год происходят тысячи типичных полярных сияний, было задокументировано всего несколько десятков подтвержденных случаев черных полярных сияний. Это делает их предметом интенсивного научного интереса, когда они появляются.
Первое известное наблюдение черного полярного сияния было сделано в 1770 году французским астрономом Жан-Жаком д'Орту де Майраном. Он предположил, что явление могло быть вызвано интенсивной магнитной активностью, блокирующей свет от полярных сияний солнечных пятен.
В течение следующих двух столетий было зарегистрировано небольшое количество дополнительных событий черного полярного сияния:
| Дата | Место |
| 17 ноября 1790 г. | Лондон, Англия |
| 24 октября 1827 г. | Чарльстон, Южная Каролина |
| 4 февраля 1837 г. | Фредериктон, Нью-Брансуик |
| 1 декабря 1876 г. | Эпплтон, Висконсин |
Но только в 1960-х годах, когда появилось более совершенное оборудование для мониторинга полярных сияний, это явление было напрямую изучено в деталях.
Наиболее тщательно задокументированное черное полярное сияние произошло 11 февраля 1967 года над Аляской. Его наблюдала исследовательская группа на исследовательском полигоне Покер-Флэт недалеко от Фэрбанкса. Это чрезвычайно редкое событие совпало с прохождением необычно сильной солнечной ветровой бури.
Исследователи описали полярное сияние как похожее на «черные полярные вуали». Они сообщили о почти полном отсутствии видимого светового излучения в течение почти часа, несмотря на интенсивную полярную активность, происходящую над головой. Фотографии также ясно показали темные полярные ленты, пересекающие небо.
Данные с помощью оборудования для визуализации подтвердили, что это был не просто простой визуальный эффект. Непрозрачность атмосферы во время этого события заметно уменьшилась, что подтверждает временное отсутствие света.
Ученые все еще работают над тем, чтобы выяснить, какое сочетание условий может создавать черные полярные сияния. Некоторые ведущие теории включают:
– **Сильные магнитные поля** – Интенсивная магнитная активность может иногда подавлять взаимодействие между солнечными частицами и атмосферными газами, которое обычно создает видимый свет.
– **Плотный солнечный ветер** – Чрезвычайно плотный приток солнечных частиц, бомбардирующих верхние слои атмосферы, может временно затемнить их.
– **Газовый состав** – Изменение концентрации кислорода, азота и других газов может способствовать взаимодействиям, производящим мало света или не производящим его вообще.
– **Выхлопные газы** – Предыдущая полярная активность могла истощить непосредственную доступность газов для большего количества реакций с излучением света.
– **Электромагнитные факторы** – Сложные электромагнитные эффекты могут подавлять излучение для определенных визуальных длин волн.
Однако ни один из этих потенциальных механизмов пока не был окончательно доказан для объяснения всех наблюдений черного полярного сияния. Текущие исследования полярного сияния надеются зафиксировать новые события черного полярного сияния по мере их возникновения, чтобы лучше их проанализировать.
В дополнение к чрезвычайно редким черным полярным сияниям существуют также другие типы более темных явлений полярного сияния, которые были задокументированы:
– **Коричневые полярные сияния** – Они демонстрируют более темные коричневатые оттенки, а не яркие цвета. Они вызваны взаимодействием с молекулами кислорода на более низких высотах.
– **Сумеречные дуги полярного сияния** – Эти очень слабые, почти невидимые дуги можно обнаружить в сумеречном небе во время интенсивной геомагнитной активности.
– **Черные полярные сияния** – Темные, похожие на паутину клочья ауры, полупрозрачные и трудноразличимые. Впервые они были получены в 1956 году.
– **Ивовые полярные сияния** – Слабые полярные сияния, которые извиваются, как свисающие ветви ивы. Их движение, по-видимому, не связано с ветром.
Эти типы явлений встречаются немного чаще, чем настоящее черное полярное сияние, но все еще редки и не полностью объяснены. Они служат для иллюстрации сложности и таинственности, все еще окружающей полярную науку.
Черные полярные сияния выделяются как одно из самых необычных и неуловимых атмосферных явлений. Их глубоко темный вид резко контрастирует с более типичными яркими проявлениями северного и южного сияний. Ученые все еще открывают сочетание космических погодных условий и атмосферной химии, которые могут создавать эти короткие периоды темноты среди интенсивной полярной активности. Текущие исследования, как мы надеемся, прольют больше света на эти метко названные черные полярные сияния. Для энтузиастов полярных сияний возможность увидеть одно из этих ультраредких событий станет незабываемым волнением и привилегией. Их атмосфера таинственности вызывает чувство более глубокого природного чуда, ожидающего открытия на передовых рубежах науки о полярных сияниях.