Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли создает огромный генератор, дающий энергию для возбуждения полярных сияний. Аналогичный механизм может лежать в основе и других астрофизических явлений.

Некоторые ранние наблюдения северных сияний строились на предположении, что эти светящиеся картины на арктическом небосводе вызваны преломлением солнечного света в атмосфере, подобно возникновению радуги. Мерцание светящихся форм наблюдатели приписывали движению воздуха. В настоящее время специалисты, изучающие физику полярных сияний, знают, что эти свечения, возникают в результате соударений атомов и молекул в ионосфере Земли с электронами солнечного ветра. Видимое движение полярных сияний обусловлено не атмосферной турбулентностью, а изменениями электромагнитных условий, под действием которых движутся заряженные частицы (так же как движение на экране телевизора - это иллюзия, создаваемая изменениями магнитного поля, направляющего электроны из катодной трубки на экран). Что играет роль катодной трубки в случае полярного сияния? Где расположен источник энергии? Почему эта энергия флуктуирует, заставляя сияния мерцать и струиться? Более 20 лет назад было установлено, что эмиссии полярных сияний (авроральные эмиссии) возбуждаются в результате бомбардировки ионосферы пучками электронов, генерируемых благодаря сложному взаимодействию солнечного ветра с магнитной оболочкой Земли. Геомагнитная природа сияний хорошо подтверждается наблюдениями из космоса. При визуальных наблюдениях различают несколько форм полярных сияний, смена которых обычно происходит в определенной последовательности и отражает физику этого явления: однородные дуги, лучистые дуги, отдельные лучи и группы лучей (которые при появлении в зените образуют красивую корону), диффузные полосы, пульсирующие пятна. В настоящей статье автор не делает различия форм сияния. Вокруг Северного полюса наблюдаются северные сияния, с противоположной стороны - южные. Мои коллеги и я нашли численное соотношение между солнечным ветром и генерацией энергии, которая питает полярные сияния и другие возмущения геомагнитного поля. Мы также более подробно изучили влияние активности Солнца на солнечный ветер. В результате появилась возможность создать численный метод предсказания уровня авроральной активности. Поскольку сияния могут вносить заметные помехи в радиосвязь, связь со спутниками, в работу линий электропередач, а также некоторых систем противовоздушной обороны, предсказание интенсивности становится все более необходимым теперь, когда деятельность человека распространилась на полярные районы Земли и космос.

Долгое время считалось, что ионосфера, лежащая выше тропосферы и стратосферы, метеорологически статична, что в ней нет движения ветра. Ионосферу изучали лишь как магнитоактивный слой атмосферы, играющий важную роль в распространении радиоволн. Однако оказалось, что для решения как раз этих проблем необходимо учитывать ветровой режим в нижней ионосфере — ее области D. Иркутские ученые создали специальную экспериментальную установку для постоянных наблюдений за динамикой ионосферной плазмы и много лет ведут эти наблюдения, координируя их с такими же работами ученых в ГДР. Благодаря этому оказалось возможным выявить общие закономерности и региональные особенности ветрового режима в ионосфере над Центральной Европой и Восточной Сибирью, которая прежде была в этом отношении «белым пятном». Многолетние исследования показали, что для исследуемой области характерна скорость ветра до 40 метров в секунду. Летом и зимой основное его направление с запада на восток, весной и осенью — с востока на запад. Динамика ионосферного движения в области D оказалась весьма чувствительной к изменениям метеорологического состояния нижележащей стратосферы — к циклонам и антициклонам, и особенно к внезапным зимним потеплениям.