Как частицы добираются до полюсов
Магнитное поле Земли не просто отталкивает солнечный ветер: оно меняет направление движения его заряженных частиц и формирует вокруг планеты магнитосферу — область, где главным образом действует земное магнитное поле. Но этот барьер не герметичен. При взаимодействии с солнечным ветром магнитосфера накапливает и перераспределяет энергию, а часть частиц оказывается на траекториях, ведущих к верхним слоям атмосферы.
Там магнитные силовые линии — воображаемые линии, показывающие направление поля, — сходятся к полярным областям. Они направляют частицы вниз, где те сталкиваются с атомами и молекулами воздуха. Частицы передают им энергию, словно на мгновение переводят их в возбуждённое состояние.
Атмосфера превращает столкновения в свет
Возбуждённые атомы и молекулы вскоре возвращаются к обычному состоянию и испускают полученную энергию в виде света. Так возникает сияние. Его цвет зависит от того, с каким газом и на какой высоте происходят столкновения: кислород часто даёт зелёное или красноватое свечение, а азот может создавать синие и фиолетовые оттенки.
Поэтому сияние — не свет самого солнечного ветра и не пламя в небе, а видимый след передачи энергии от частиц атмосфере. Его форма и яркость меняются вместе с тем, как частицы поступают в атмосферу и распределяются вдоль магнитного поля.
Щит, который можно увидеть
Магнитосфера помогает отклонять значительную часть потока заряженных частиц, но взаимодействие с ним всё равно приводит к заметным последствиям: энергия достигает верхней атмосферы и иногда вызывает сияния. Полярное сияние показывает, что магнитная защита Земли работает не как сплошная стена, а как подвижный барьер, который направляет и перераспределяет солнечный поток.
