Откуда берутся цвета полярного сияния? Физика завораживающего свечения

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Полярное сияние — это завораживающее зрелище, танец света на небесном полотне, который издавна вдохновлял поэтов, художников и мечтателей. Но за этой поэтичной красотой скрывается строгий язык физики, история о взаимодействии солнечного ветра, магнитного поля Земли и атмосферы нашей планеты.

Сияние зимой на Аляске
Автор: United States Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang. Данное изображение выпущено Air Force США под идентификатором 050118-F-3488S-003, Общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Представьте себе: миллиарды заряженных частиц, выброшенных Солнцем, несутся сквозь космическую пустоту, подобно невидимой буре. Магнитное поле Земли, словно щит, защищает нас от этого потока, но у полюсов, где силовые линии сходятся, частицы проникают в атмосферу. И тут начинается волшебство.

Полярное сияние: вид с МКС
Автор: ISS Expedition 23 crew. Mission: ISS023 Roll: E Frame: 58455 Mission ID on the Film or image: ISS023, Общественное достояние

В верхних слоях атмосферы, где царствует разреженный воздух, солнечные электроны сталкиваются с молекулами кислорода и азота. Этот «танец» высвобождает энергию, заставляя атомы светиться. Но каждый элемент, словно танцор с уникальным стилем, излучает свет определенной длины волны, создавая неповторимую палитру полярного сияния.

Зеленый, самый частый цвет этого небесного представления, возникает благодаря атомам кислорода. В возбужденном состоянии они переходят из состояния ¹S в состояние ¹D, испуская зеленый фотон. Этот процесс, подобно медленному и изящному па, длится почти целую секунду. Для сравнения, атом натрия в уличном фонаре излучает желто-оранжевый свет за 17 миллиардных долей секунды!

Красный цвет, более редкий гость на небесной сцене, также рождается благодаря кислороду, но в результате еще более медленного и «запретного» перехода из состояния ¹D в состояние ³P. Этот «танец» длится около двух минут, и чтобы его завершить, атому кислорода нужна свобода движения, которую он находит только в разреженном воздухе высоких слоев атмосферы.

Полярное сияние — лабораторная модель
Автор: David Monniaux. Собственная работа, CC BY-SA 3.0 Источник: commons.wikimedia.org

Синий и пурпурный цвета вносят в палитру полярного сияния ионизированные молекулы азота (N₂⁺). Они, подобно виртуозным танцорам, могут исполнять как быстрые, так и медленные движения, излучая свет различных длин волн.

Именно разнообразие «танцев» атомов и молекул, их индивидуальные особенности и «запретные» движения, создают богатство цветовой палитры полярного сияния.

А наши глаза и камеры, словно зрители в этом космическом театре, воспринимают свет, рожденный этим завораживающим танцем электронов и атомов. И каждый раз, наблюдая за этим небесным спектаклем, мы становимся свидетелями удивительного взаимодействия микромира и макромира, где законы физики превращаются в поэзию света и цвета.

Изображение в превью:
Автор: United States Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang. Данное изображение выпущено Air Force США под идентификатором 050118-F-3488S-003, Общественное достояние
Источник: commons.wikimedia.org

3 комментария

A
Опять какая-то псевдонаучная ерунда.
«В возбужденном состоянии они переходят из состояния ¹S в состояние ¹D, испуская зеленый фотон.»
D — более высокий уровень, нежели S. При переходе с S на D энергия поглощается, а не излучается. Излучение идет при обратном переходе с D на S. Никаких «изящных па» и «медленных излучений» нет. Сам переход из одного состояния в другое происходит практически мгновенно. Другое дело, что атом или молекула может находиться в возбужденном состоянии некоторое время. Называется это метастабильным состоянием.
Хоть бы в википедии посмотрели. Там вполне прилично все описано без этих литературных вывихов.
j
Красиво, но… Нейросеть писала?
За фотки +1
A
Фотки из википедии цельнотянуты. Еще бы оттуда правильные объяснения взяли, а не этот «медленный танец возбужденных электронов».

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Первый гревел Shulz: изучаем прототип велосипеда The Lightning

Бренд Shulz наконец-то дал возможность всесторонне рассмотреть, что из себя будет представлять первый гревел компании. Выпущенный видеоролик-анонс состоит из двух частей. В первой ведущий канала...

С какой скоростью надо ездить по лужам

В дождливую погоду дороги становятся особенно коварными, а лужи на асфальте — не просто лужи, а настоящие испытания для водителя и его автомобиля. Каждая такая встреча скрывает риски: от...

Почему на современных стиральных машиных нельзя отключить отжим, и как это исправить вручную

Если на моделях стиральных машин 7-10 летней давности управление оборотами отжима (вплоть до 0) было базовой возможностью, то у современной техники подобная функция встречается всё реже. Но для...

Как можно узнать, сколько герц в экране Айфона и на что они влияют

В мире смартфонов происходит настоящая революция, связанная с частотой обновления экранов. Долгое время стандартом считались 60 Гц, но теперь производители, включая Apple, переходят на более...

Как одеваться в жаркую погоду, чтобы было комфортно

Лето — пора яркого солнца и прогулок на свежем воздухе. Но высокая температура может стать настоящим вызовом, если тщательно не продумать образ. Поговорим о том, как правильно одеваться...

Обзор MobaPad M6S: максимально удобная альтернатива Joy-Conn для Nintendo Switch

Над альтернативой для штатных Joy-Conn игровой консоли Nintendo Switch работали сразу несколько производителей, причем относительного успеха добился каждый из них, но по возможностям лучше, чем...