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.

День и ночь. Почти все в жизни людей и в природе подчинено этому суточному ритму. Днем кипит жизнь: люди просыпаются, идут на работу, улицы городов заполнены пешеходами и транспортом. В ночные часы все замирает, погружается в сон. Вращаясь вокруг Солнца и вокруг своей оси, наша планета поворачивает к свету свои континенты и океаны, подставляет под яркие живительные лучи то южное, то северное полушарие. Ось Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 6б°33', в результате на различных шпротах продолжительность дня и ночи неодинакова. Поэтому за Полярным кругом бывают круглосуточные полярные дни и полярные ночи, а на полюсах этот суточный ритм вообще исчезает, превращаясь в годовой. Ночь и день длятся по полгода.

Наглядное представление о продолжительности дня и ночи на различных широтах дают графики, применяемые в метеорологии. По горизонтальной оси откладывают дни и месяцы года, а по вертикальной — часы суток. С левой стороны графика указаны часы среднего солнечного времени, а с правой — декретное время, принятое у нас в стране (оно отличается от поясного времени на один час). Изолинии показывают высоту Солнца. На цветной вкладке изображены три таких графика: для широты, на которой находится Ленинград — 60° с. ш., Москва — 56° с. ш. и для 45° с. ш., близ которой находятся города Симферополь, Феодосия, Краснодар. Черным на графике показаны ночные часы, в том числе и астрономические сумерки. Таким образом, граница черного поля соответствует времени, когда Солнце находится за горизонтом под углом 12°. Граница темно-синего поля — время восхода и захода Солнца.