Полярное сияние — одно из самых зрелищных явлений на Земле. Оно возникает, когда заряженные частицы из космоса сталкиваются с верхними слоями атмосферы. Кислород и азот откликаются вспышками зеленого, красного и фиолетового света. По оттенкам и яркости можно понять, как движутся частицы, и что происходит в тонких слоях воздуха на границе космоса.
Определить, на какой высоте рождается это свечение, долгое время было сложно. С земли кажется, что сияние растекается по всему небу, а для точных измерений приходилось устанавливать целые сети камер и получать стереоскопические изображения. Одинокая камера, казалось, не могла решить задачу.
Недавно исследователи нашли способ обойти это ограничение. Подсказку дали эксперименты с плазмой, где пучок частиц вызывает свечение, и по пересечению лучей определяют, где именно оно возникает. Тот же принцип перенесли на атмосферу. Вместо искусственного пучка — естественное свечение, возникающее, когда солнечный свет рассеивается в верхних слоях. Совмещая этот эффект с направлением взгляда камеры, можно вычислить высоту сияния даже по одному наблюдению.
При использовании обычных камер или наблюдений с фильтрами отражение солнечного света и резонансное рассеянное излучение смешиваются, что затрудняет их различение. Однако гиперспектральная камера способна давать информацию о цвете (длине волны) света в мельчайших деталях, что позволяет ей точно разделять и регистрировать оба компонента.
21 октября 2023 года такая камера, установленная в шведской Кируне, зафиксировала редкое голубое сияние. Анализ показал, что молекулярные ионы азота, отвечающие за этот свет, поднимаются на высоту до 200 км. Обычно максимум их свечения наблюдают около 130 км, но здесь интенсивность резко возрастала выше. Это значит, что на заре в ионосфере могут существовать более высокие и плотные слои, чем предполагалось раньше.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что планетологи научились предсказывать полярные сияния на Марсе.
