Власне світіння атмосфери Землі

Власне світіння атмосфери Землі © Yuri Beletsky

Крім яскравого та динамічного полярного сяйва, у верхній атмосфері Землі відбуваються цікаві процеси, завдяки яким наше небо набуває слабовираженого світіння, що реєструється за допомогою високочутливих фотокамер.


У нічний час за певних умов можна помітити дуже слабке фонове світіння неба в зелених, помаранчевих або червоних тонах (у англ. варіанті – Airglow). Але інтенсивність подібного фону дуже низька - слабкіша за зоряне світло і тим більше за місячне. Однак цей оптичний феномен призводить до того, що нічне небо ніколи не є повністю темним, навіть якщо виключити світло зірок і розсіяне світло Сонця з денного боку. Світіння неба є у 1000 разів більш інтенсивним вдень, проте його вивчення у цей час більш складне через те, що воно губиться у яскравому світлі Сонця.

Перші спостереження цього явища було проведено у 1868 році шведським вченим Андерсом Ангстремом. З того часу проводилося його спостереження та лабораторне дослідження. Було відкрито різні хімічні реакції на висотах більше 80 км, у ході яких можливе утворення електромагнітного випромінювання, і виділено ті процеси, які можуть відбуватися у верхній атмосфері Землі. Астрономічними спостереженнями підтверджено існування саме такого випромінювання. Світіння неба виникає завдяки різними процесами у верхніх шарах атмосфери, основними з яких є:

  • Рекомбінація іонів, що утворилися в процесі фотоіонізації під впливом випромінювання Сонця вдень;
  • Люмінесценція (нетеплове свічення речовини, що відбувається після поглинання ним енергії збудження), що відбувається за рахунок проходження космічних променів через верхні шари атмосфери;
  • Хемілюмінесценція (люмінесценція речовини, викликана хімічним впливом або при протіканні хімічної реакції), пов'язаної в основному з реакціями, що йдуть між киснем, азотом і гідроксильним радикалом на висоті кількох сотень кілометрів.

У нічний час доби світіння атмосфери може бути досить яскравим, щоб бути поміченим спостерігачем, і зазвичай має блакитний колір. Хоча світіння атмосфери є практично рівномірним, для наземного спостерігача воно здається найбільш яскравим на відстані близько 10 градусів від горизонту. Іноді воно набуває хвилеподібної та неоднорідної структури через поширення в атмосфері внутрішніх гравітаційних хвиль.

Найбільш яскравий натрієвий шар свічення завтовшки від 10 до 20 км розташований на висоті близько 100 км. Іонізовані атоми натрію, що знаходяться тут у незначній кількості, видають жовте свічення, див. схему.

Також одним із механізмів свічення атмосфери є з'єднання атома азоту з атомом кисню з формуванням молекули окису азоту (NO). У ході цієї реакції випромінюється фотон. Іншими речовинами, здатними зробити внесок у світіння неба, є гідроксильний радикал (OH), молекулярний кисень, натрій і літій.

Нічне світіння не є постійним за яскравістю. Ймовірно, його інтенсивність залежить від геомагнітної активності планети. В умовах міського (штучного) засвічення власне світіння побачити практично неможливо, навіть на тривалій витримці фотоапарата. Найкраще проводити спостереження далеко від населених пунктів (у горах, пустелях, над морями).

Ну і для більшої наочності та розуміння цього процесу, прикладаємо короткий відеоролик від NASA Goddard.

Підготував Ігор Кібальчич, кандидат географічних наук, синоптик.

4/5 (48 оцінок)

Не пропусти найцікавіше!

Підписуйся на наші канали в месенджерах!

Публикации

Відео