«По всему небеси лучи были аки вода на море ветром колебалась. Да ти лучи по всему небеси ходили всякими цветы».
О цвете сияний обычно узнают с помощью специальных приборов — спектрометров. Очень редко наблюдаются красные сияния. Они придают пейзажу устрашающий вид и порождают множество суеверий: средневековые монахи предсказывали по красным сияниям войны и кровавые события. Чаще наблюдают другое: краснеют нижние края лучистых дуг, а сами дуги остаются бледно-зелёными. Кто же раскрасил полярные сияния?
Мы уже говорили, что на высоте сто километров нет пустоты. Там тоже есть воздух, хотя его очень мало. Свечение невидимых атомов и молекул, из которых состоит воздух (азота и кислорода, главным образом), и есть полярное сияние. Каждая разновидность атомов и молекул имеет свой цвет. Как горящие на улицах города рекламы. Почему «Аэрофлот» светится синим цветом, «Универмаг» — красным, а «Морской вокзал»— зелёным? Да только потому, что в стеклянных трубках находятся разные атомы и молекулы и светятся они по-разному. Огни реклам «зажигает» электрический ток, а для того, чтобы зажечь сияние, нужны частицы с электрическим зарядом (вот и оправдалось предсказание Ломоносова!). Откуда они появляются?
Это другой вопрос. О нём следующий рассказ.
Если врёт компас
Китайцы ещё в древние времена пользовались компасом. Они знали, что магнитная стрелка одним концом показывает на Север, другим — на Юг. Но одно дело искать путь в тёплых странах, другое — в студёном море. Тут и компас непонятно куда указывает.
В шестнадцатом веке на карте немецкого географа Иоганна Рюйша вблизи Северного полюса была обозначена скала из магнитного камня, и путешественники им предупреждались:
«Здесь начинается янтарное море, здесь мореходный компас становится неточным, и корабли, имеющие железные части, отсюда не возвращаются».
Отважные мореплаватели развеяли этот миф. «Матка на пазорях дурит» — так говорили русские мореходы-поморы. Они первыми заметили, что стрелка компаса начинает отклоняться от верного положения при появлении полярных сияний.
А дело здесь вот в чём. Земля — большой магнит, а стрелка компаса — маленький. Вокруг Земли постоянно действуют магнитные силы, которые и направляют стрелку на Север. Так и стояла бы стрелка неподвижно, но на силу всегда найдётся другая сила. Мчатся к Земле от Солнца потоки невидимых электрически заряжённых частиц — солнечный ветер. А на пути ветра преграда — магнитное поле Земли. Оно не пропускает солнечные частицы. Усилился солнечный ветер — магнитная оболочка Земли (магнитосфера) сжата, ослаб — магнитные силы выталкивают частицы подальше от Земли. Кто кого? Магнитосфера как бы «дышит», а стрелка компаса это «дыхание» чувствует. Если солнечный ветер берёт верх, то сил магнитного поля хватает лишь на то, чтоб отклонить частицы к полюсам. Здесь они проникают внутрь магнитосферы, сталкиваются с атомами и молекулами, которые под их ударами начинают светиться.
Поэтому и возникают сияния в полярных странах.
Понятно, почему магнитная стрелка «пляшет» во время сияний? И у колебаний магнитного поля, и в происхождении полярных сияний один источник — солнечный ветер.
Дети Солнца
«Жили в доме-яранге на Чукотке мать и сын. Поленился однажды сын, не закрыл вход крепко-накрепко. Налетела злая Пурга, закрутила, унесла мать в страну Чёрных гор».
Так начинается мультфильм-сказка «В яранге горит огонь».
«Встал парнишка на лыжи, лук большой взял — надо мать выручать. А кругом темнота, полярная ночь. На счастье, встретились ему хорошие друзья: путь осветили и подарили горящие лучи-стрелы, чтобы мог Пургу одолеть. Этими друзьями были Сполохи — братья Солнца».
А ведь действительно получается, что сияния — родственники Солнца, скорее — дети или внуки. Потому что на Солнце рождаются частицы солнечного ветра. Появляются они, в основном, в тех местах Солнца, где находятся тёмные солнечные пятна. Но самые сильные потоки ветра бывают от солнечных вспышек — взрывов, происходящих на Солнце. Тогда солнечный ветер набирает огромную силу. Он, можно сказать, трясёт магнитосферу. Это — магнитная буря, или, как раньше говорили, магнитная гроза.
Астрономы, которые наблюдают за Солнцем в большой телескоп, могут предсказать сияние. Солнце спокойно — и сияний нет. Появляются на Солнце пятна, или языки пламени, — жди на Земле сияния. Только солнечному ветру нужно время, чтобы до Земли добраться. Почти сутки ветер в пути. Тем временем на Земле учёные уже подготовились, приборы специальные включили: и бурю магнитную ждут, и полярные сияния. Обычно сияния бывают в Заполярье, но иногда (может пройти несколько десятков лет между такими случаями) сияния появляются и в тёплых краях. Естественно, что многие из этих событий вошли в историческую хронику. Вот некоторые из них.
Это случилось в 1111 году. Дерзнули русские князья пойти на половцев с малым войском, а те, заслышав об этом, собрали бесчисленные полки. До глубокой ночи продолжалась на Дону кровавая битва. И дрогнули воины половецкие и в ужасе бросились в бегство. А после князь Владимир спрашивал пленных, отчего они не выдержали натиск. И услышал в ответ:
— Как можно было с вами бороться, когда над вами ездили в светлых бронях и помогали вам!
И хоть русские решили, что им помогали небесные ангелы, несомненно, что половцев устрашили диковинные картины полярного сияния, которое разыгралось на северном небосклоне, с той стороны, откуда наступали русские дружины. Те редкие сияния, которые наблюдаются в средней полосе, — почти всегда насыщены красным цветом.
До нас дошла собственноручная запись Петра Первого в походном журнале о наблюдении сияния под Астраханью 3 октября 1722 года:
«Когда смерклось… явилась яко бы заря, которую многие чаяли, но потом стала подниматься на горизонт… но только гораздо краснее, так как пожар издали без пламени видится великой… Казалось, яко бы по берегам с той стороны камыш горел».
В древних рукописях появление северного сияния отмечено даже в Египте и в Риме. Как объяснить все эти случаи? В чём тут дело? Опять в Солнце. На нём происходят гигантские вспышки, и солнечный ветер так сжимает магнитосферу, что магнитные силовые линии, входящие в овал полярных сияний, смещаются из полярных областей к экватору. Чем сильней натиск солнечного ветра — тем больше сдвинут овал. Редкий подарок получили наши женщины 8 марта 1970 года — вечером в небе Москвы, Ленинграда и других городов запылали полярные сияния. Кто бы мог подумать, что солнечный ветер окажется таким внимательным?!
В ритме светила
Аптекарь из немецкого города Дессау Генрих Швабе был пунктуален и честолюбив. Он мечтал открыть новую планету и этим прославиться. Каждое утро, направляя свой маленький любительский телескоп на Солнце, Швабе надеялся на фоне его яркого диска обнаружить тёмную точку — проходящую мимо планету. Но, увы! Тридцать лет кропотливых наблюдений не дали результатов. И всё же настойчивый астроном-любитель прошлого века вошёл в историю науки. Дело в том, что он аккуратно отмечал всё, что видел на Солнце. И открыл, что число пятен на нём непостоянно: в первые годы наблюдений их было много, потом стало меньше. И, наконец, они почти совсем исчезли. Но через одиннадцать лет пятна появились опять в огромном количестве. Этот одиннадцатилетний период и стал научным открытием Швабе. Теперь мы знаем, что каждые одиннадцать лет Солнце становится активным — на нём рождаются новые пятна, и солнечные вспышки появляются одна за другой. Набирает силу солнечный ветер, полярные сияния и магнитные бури всё чаще беспокоят обитателей Земли.