Иногда обычные, разноцветные полярные сияния сопровождаются яркими белыми вспышками, происхождение которых до сих пор неясно. Благодаря всё более совершенной технике удалось зафиксировать десятки таких случаев. Оказалось, эти белые сияния похожи на атмосферное явление под названием «стив».
Полярные сияния образуются от солнечного ветра, состоящего из потока протонов, электронов и гелиевых ядер. Земная магнитосфера в основном защищает планету от этой бомбардировки на сотнях и тысячах километров над ней, но у нее есть два слабых места: Северный и Южный полюса. Силовые линии магнитного поля Земли выходят из одного полюса, оборачивают мир и входят в другой. Именно там заряженные частицы Солнца встречаются с более плотными слоями атмосферы.
В атмосфере от атаки атомы и молекулы временно возбуждаются. Электроны вокруг ядер переходят на более высокие орбиты, а затем возвращаются на прежние уровни. При этом каждый электрон испускает фотон, что вызывает свечение.
Цвет определяется типом вещества, подвергающегося воздействию солнечных лучей, и высотой его расположения. Например, кислород в слое примерно 100-300 километров светит зеленым цветом, выше — красным. Синий и фиолетовый оттенки возникают от азота на более низких высотах.
Полярные сияния преимущественно цветные, но периодически в них появляются белые или серовато-белые световые «шлейфы». Объяснения этому пока не найдено. Белый свет включает весь видимый спектр, то есть все длины волн видимого света. Недавно группу учёных из Канады и США заинтересовало изучение природы этих необычных полярных сияний.
В статье для издания Nature CommunicationsУчёные проанализировали 30 наблюдений подобных явлений и заметили, что по своим признакам эти сияния очень напоминают другой интересный атмосферный феномен — так называемый стив. Это яркая бело-фиолетовая полоса, протяжённость которой исчисляется сотнями километров, которая пересекает значительную часть ночного неба.
Ее прозвали «Стивом» в шутку, вспомнив эпизод из популярного мультфильма, где герои так называют новое неизвестное явление. Позже в NASA приняли решение использовать этот термин и предложили его как аббревиатуру STEVE — Strong Thermal Emission Velocity Enhancement («Сильное повышение скорости теплового излучения»).
Физики пришли к выводуПоток горячего газа на высоте около трехсот километров над Землей вызывает полосу свечения.
Исследователи полярных сияний обнаружили это явление и предполагают, что оно также является следствием влияния солнечных частиц на атмосферу, но в данном случае происходит нагрев, а не возбуждение атомов.
Предложен механизм возникновения белых и серо-белых элементов в полярных сияниях. По мнению ученых, это может быть хемилюминесценция — свечение, вызванное химическими реакциями, спровоцированными экстремальным нагревом верхних слоев атмосферы. Исследователи отметили, что полярные сияния оказались гораздо более сложными, чем считалось ранее.