Что такое аврора бореалис (северное сияние)?

Ответы на наиболее распространенные вопросы

1. Что такое северное сияние? Это свечение верхних слоев атмосферы Земли, возникающее в результате соударения заряженных солнечных частиц и газов в атмосфере. А Северное потому, что происходит в Северном полушарии.
2. Почему происходит северное сияние? Потому что в процессе взаимодействия заряженных частиц и атомов кислорода и азота (основные компоненты атмосферы), последние переходят в возбужденное состояние испуская при этом кванты света. Также атомы излучают фотоны и при обратном переходе в основное состояние.
3. Когда бывает северное сияние? Во время сильных магнитных бурь, следите за космической погодой!
4. Как часто бывает северное сияние? Чаще всего они возникают на пике 11-летнего Солнечного цикла и в течении 2-3 после него.
5. Можно ли увидеть днем северное сияние? Нет, солнечный свет почти полностью забивает слабое свечение атмосферы.
6. Полярное сияние на разных полюсах идентично? Фактически да, оно повторяет форму, цвета и продолжительность, но ученые выявили что на разных полюсах оно, все же, имеет небольшие отличия.

7. Полярное сияние видно из космоса? Как раз из космоса его лучше всего наблюдать. С орбиты вы сможете увидеть так называемый авроральный овал, формирующийся у магнитных полюсов нашей планеты.

8. Где можно наблюдать северное сияние? В любых местах наиболее близко расположенных к Северному и Южному полюсу, чем ближе, тем оно ярче и выше будет располагаться над головой. В каких странах можно увидеть северное сияние: Исландия, Норвегия, Дания, Россия, Канада и на острове Гренландия. 
9. Где в России увидеть северное сияние можно в наилучших условиях? Если нет возможности поехать ближе к северному магнитному полюсу, то можно ограничится поездкой в Мурманск.
10. Почему полярное сияние называют северной авророй? Потому что аврора это и есть полярное сияние, а так как мы с вами живем в Северном полушарии, то для нас она северная аврора.
11. Бывает ли северное сияние летом? Да, оно происходит в любое время года и зависит от солнечных бурь.

We’ve witnessed them for a long time

One of the earliest datings of auroras comes from the Babylonian clay tablet that recorded the observations made by the official astronomers of King Nebuchadnezzar II in 567 BCE. They noted an unusual red glow.

Famous astronomers such as Galileo Galilei or Pierre Gassendi also witnessed these lights in action in 1621, while a  reference from the 500s by Gregory of Tours has been discovered.

Some believe that the earliest recorded sightings of the auroras are represented on some 30.000-year-old cave paintings. In any case, auroras also occur around the southern magnetic pole as well.

They are called the aurora australis and they sometimes appear as mirror images of the aurora borealis at both poles. 

Полярные сияния на других планетах[ | ]

Хотя Венера и не имеет достаточно сильного магнитного поля, они появляются в виде светлых и диффузных пятен различной формы и интенсивности, иногда затрагивающие весь планетарный диск. Сияния на Венере образуются путём соударений электронов солнечного ветра и атмосферы планеты и особенно хорошо видны на ночной стороне атмосферы.

Полярные сияния также были обнаружены и на Марсе, 14 августа 2004 года, инструментом SPICAM на борту Mars Express. Оно находилось в районе Киммерийской земли (англ.)русск. (52° ю. ш. 177° в. д.). Общий размер излучающей области составлял около 30 км в поперечнике, и примерно 8 км в высоту. Анализируя карту разломов коры, скомпилированную из данных космического аппарата Mars Global Surveyor, учёные заметили, что области выбросов соответствуют району, где локализовано магнитное поле. Это указывает на то, что обнаруженное световое излучение было потоком электронов, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля в верхние слои атмосферы Марса.

Полярное сияние на Сатурне, комбинированный снимок в ультрафиолете и видимом свете (Hubble Space Telescope)

Магнитные поля планет-гигантов Солнечной системы значительно сильнее магнитного поля Земли, что обусловливает больший масштаб полярных сияний этих планет по сравнению с полярными сияниями Земли. Так, высочайшим в Солнечной системе (1200 км) является северное сияние Сатурна. Особенностью наблюдений с Земли (и вообще из внутренних областей Солнечной системы) планет-гигантов является то, что они обращены наблюдателю освещённой Солнцем стороной и в видимом диапазоне их полярные сияния теряются в отражённом солнечном свете. Однако благодаря высокому содержанию водорода в их атмосферах, излучению ионизированного водорода в ультрафиолетовом диапазоне и малому альбедо планет-гигантов в ультрафиолете, с помощью внеатмосферных телескопов (космический телескоп «Хаббл») получены достаточно чёткие изображения полярных сияний этих планет.

Полярное сияние на Юпитере, снимок телескопа «Хаббл» в ультрафиолете.

Особенностью Юпитера является влияние его спутников на полярные сияния: в областях «проекций» пучков силовых линий магнитного поля на авроральный овал Юпитера наблюдаются яркие области полярного сияния, возбуждённые токами, вызванными движением спутников в его магнитосфере и выбросом ионизированного материала спутниками — последнее особенно сказывается в случае с её вулканизмом.

На изображении полярного сияния Юпитера, сделанного космическим телескопом «Хаббл» заметны такие проекции: Ио (пятно с «хвостом» вдоль левого лимба), Ганимеда (в центре) и Европы (чуть ниже и справа от следа Ганимеда).

На Уране и Нептуне также были отмечены полярные сияния.

Физическая природа явления

С научной точки зрения в полярном сиянии нет ничего мистического.

Сияние возникает благодаря солнечному ветру. Протоны и электроны, которые родились на Солнце, попадают в верхние слои атмосферы Земли. Двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля планеты, они переносятся в сторону полюсов. Когда эти частицы опускаются до определённой высоты над уровнем моря, они начинают взаимодействовать с атомами азота и кислорода.

Если солнечный ветер столкнется с азотом и тот в результате потеряет молекулы, мы увидим фиолетовое и синее свечение, а если потери молекул не произойдёт — все оттенки красного. Чаще всего встречается зеленоватое сияние — когда с солнечным ветром сталкиваются молекулы кислорода.

Как появляется полярное сияние

Северное сияние образуется излучением фотонов в верхних областях земной атмосферы, на высоте 80 км и выше. Под воздействием ионов, протонов, электронов молекулы и атомы газов (главным образом азота и кислорода) переходят в измененное состояние. Когда же атом либо молекула возвращаются в основное состояние, происходит излучение кванта света. Разные атомы дают различный свет при переходе в возбужденное или обычное состояние. Так, кислород светится зеленым или багровым цветом, азот – синим или красным.

Под воздействием ряда факторов ширина свечения может составлять 160 км. Длина же сияния может превышать полторы тысячи километров.

Значение кислорода для образования полярного сияния

Кислород может переходить из возбужденного в основное состояние всего за 0,75 сек. Этот газ излучает зеленый цвет в течение двух минут, после чего оттенок изменяется на красный. При столкновении с другими атомами происходит поглощение энергии, в результате чего свечение прекращается.

В верхних слоях атмосферы количество кислорода меньше, чем у поверхности. Поэтому описанные столкновения редки. Этим объясняется появление красивого красного излучения.

По мере уменьшения высоты плотность воздуха увеличивается. Учащение столкновений между атомами способствует прекращению красного свечения атмосферы. Ближе к поверхности прекращают образовываться и зеленые лучи.

Роль солнечного ветра и магнитного поля

Земля все время взаимодействует с солнечным ветром – потоком электронов и положительно заряженных ионов. Эти частицы испускаются Солнцем во всех направлениях. Скорость их движения – примерно 400 километров в секунду, напряжение магнитного поля – от 2 до 5 нанотесла, а плотность ионов – примерно 5 на кубический сантиметр.

Во время магнитных возмущений потоки заряженных частиц значительно усиливаются. Из-за этого многократно усиливается напряженность межпланетного поля.

Под влиянием заряженных частиц и магнитного поля Земли формируется земная магнитосфера. Она отклоняет эти потоки примерно на 70 тыс. км. Ширина магнитосферы составляет около 190 тыс. км. На ночной стороне шлейф распространяется на большее расстояние, превышающее 200 земных радиусов (более 1,2 млн км).

Плазменный поток в магнитосфере увеличивается с ростом плотности и турбулентности солнечного ветра. Магнитосферные потоки плазмы сталкиваются с магнитным полем нашей планеты перпендикулярно. Отдельные плазменные потоки движутся вдоль линий магнитного поля и постепенно теряют энергию. Это и способствует свечению атмосферы.

Как образуются полярные сияния

Влияние активности Солнца

Связь между северным сиянием и активностью Солнца была замечена еще в 80-х гг. 19 века. Дальнейшие исследования показали, что заряженные частицы солнечного ветра перехватываются земной магнитосферой, сталкиваются с молекулами газов.

Температура солнечной короны достигает нескольких миллионов градусов. При этом происходят разнообразные столкновения между ионами. Свободные заряженные частицы на большой скорости вырываются из и улетучиваются. В пространстве около Земли эти частицы отклоняются магнитным полем.

Земное магнитное поле наиболее слабо на полюсах и в околополярной зоне. Из-за этого заряженные частицы проникают в атмосферу и сталкиваются именно в высоких широтах. Столкновения способствуют образованию квантов света, которые мы и видим, как полярное сияние.

Как образуется северное сияние?

Северное сияние — прекрасное и захватывающее явление в атмосфере Земли, но его красочные узоры начинаются с Солнца. Оно возникает, когда сильно заряженные частицы из атмосферы Солнца, гонимые солнечным ветром движутся, через атмосферу Земли.

Солнечный ветер представляет собой поток плазмы состоящей из электронов и протонов, которая истекает из солнечной короны в космическое пространство со скоростью около 900 километров в секунду.

Когда солнечный ветер и заряженные частицы входят в атмосферу нашей планеты, они тянутся к полюсам из-за магнитной силы Земли. Во время движения заряженные частицы Солнца сталкиваются с атомами кислорода и азота, находящимися в земной атмосфере, в результате чего образуются полярные сияния.

Столкновения между атомами и заряженными частицами происходят от 32 до 332 км над поверхностью Земли, и именно высота, и тип атома, участвующих в столкновении, определяют цвет полярных сияний.

Ниже приведен список элементов, которые вызывают различные цвета полярных сияний:

• Красный — кислород, более 241 км над земной поверхностью.
• Зеленый — кислород, до 241 км над поверхностью Земли.
• Пурпурный/Фиолетовый — азот, более 96 км над поверхностью Земли.
• Синий — азот, до 96 км над земной поверхностью.

По данным Центра исследований северного сияния, зеленый цвет является наиболее распространенным цветом в полярных сияниях, в то время как красный встречается редко.

В дополнение к свечению различными цветами, Аврора Бореалис образует различные формы. Это связано с тем, что при столкновении атомы и заряженные частицы постоянно смещаются вдоль магнитных токов земной атмосферы, а реакции этих столкновений следуют за токами.

Как образуется северное сияние в России

Образуется небесное свечение в результате сложных
физико-химических процессов. В верхних слоях стратосферы, приблизительно на
высоте около 80 км от земной поверхности происходит высвобождение фотонов.
Кислородные и азотные молекулы, благодаря положительно заряженным ионам
солнечной энергии, переходят в активно-возбужденное состояние, далее по
окончании активной фазы взаимодействия электроны восстанавливаются, и в этот
момент происходит излучение.

Цветовая гамма светового эффекта зависит от того какие именно
атомы взаимодействуют между собой: молекулы азота дают красный и синий оттенок,
преобладание кислорода в этом процессе даст палитру от зеленого до
коричневато-красного.

Роль кислорода

Этот химический элемент занимает особое место в процессе появления разноцветных переливов. После активной фазы возбуждения и возвращения в исходное состояние, цвет излучения меняется. Интервал перехода занимает доли секунды, в то время как излучаемое зеленое свечение длится до 2 мин., далее постепенно меняя свой цвет в красный. В случае столкновения атомов кислорода с другими элементами последние поглощают выделяемую энергию от процесса возбуждения, что препятствует высвобождению фотонов.

В стратосфере процент таких молекул очень низок, что позволяет кислороду излучать световые пучки. С приближением к поверхности планеты продвигаются солнечные частицы, и такие столкновения становятся более вероятными, за счет чего красное свечение не успевает сформироваться, а к нижним слоям атмосферы прекращается даже излучение зеленого кванта.

Солнечный ветер и магнитосфера

Земная атмосфера находится под постоянным воздействием солнечных
потоков радиации и заряженных частиц, которые исходят от главного светила во
все стороны со скоростью 400 км/сек. Образуется данная космическая активность в
результате температурного расширения нашей звезды – она раскалена до 2 млн.
градусов. Поток плазмы, состоящей из газообразной массы, наполненной
положительно заряженными частицами — называется солнечным ветром. Когда
возникают магнитные бури, плазмовые сгустки способны ускоряться и магнитное
поле между планетами также в разы усиливается.

Земная магнитная сфера

Магнитная сфера нашей планеты — это естественное препятствие от
солнечной радиации. Оно способно пресекать интенсивность потоков на расстоянии
70 тыс. км от земной поверхности, а главный удар приходится на магнитный слой в
12-15 тыс. от Земли. Ширина земной магнитосферы достигает 190 тыс. км., что
равно 30 радиусам нашей планеты. На некоторых участках, ее ширина может
достигать огромных отметок, в более чем 200 радиусов Земли. Взаимодействуя с
солнечным ветром в магнитосфере и формируется северное сияние.

Частота, с которой явление встречается

Согласно данным, на формирование бликов напрямую влияет
магнитная активность планеты. Чем сильнее индекс магнитной бури, тем больше
увеличивается авроральный овал, что дает возможность увидеть полярное свечение
и в умеренных широтах, в частности, у столицы России.

Прогноз

Наибольшее количество геомагнитных бурь, а как следствие и
полярных сияний, приходится на конец 11-летнего цикла активности главной звезды
нашей галактики, а также на трехлетний период после завершения цикла.
Интенсивность проявления природного явления зависит от степени наклона поля
между планетами. Скопления плазмы выдуваются ветром гораздо быстрее у полюсов,
нежели у экваториальной зоны. Каждые полгода скорость частиц в земной
магнитосфере убывает. На осенне-зимний период фиксируется наибольшая скорость
ветра, так как Земля в это время расположена к Солнцу под максимально возможным
углом.

Влияние солнечной активности

Уровень солнечной активности напрямую влияет на возникновение и
частоту появления северных сияний. Благодаря многочисленным экспериментам,
научно была доказана природа и характер образования полярного свечения. Протоны
и положительно заряженные электроны солнечных потоков плазмы, притягиваются магнитосферой
нашей планеты и сталкиваясь с атмосферными газами, способствуют высвобождению
квантов света, которое мы и воспринимаем как блики ночного неба.

Как увидеть яркое полярное мерцание

Застать явление непросто, одновременно должно совпасть несколько
условий. Даже при положительных прогнозах, приготовьтесь, что далекая поездка
может оказаться напрасной. Но если учитывать рекомендации экспертов, то можно
разы повысить шансы созерцать невероятное чудо.

От примет до головной боли

С авророй (так сияние называется на латыни — Aurora Borealis. — Прим. ред.) связано множество поверий. В старину саамы в северном сиянии видели души умерших сородичей, поднимающиеся на небо. У саамов также была примета: быстрая игра северного сияния предвещает ветер.

Поморы считали, что северное сияние — это отблеск чешуи рыб, кочующих в полярных районах. Называли северное сияние «сполохом».

А также поморы заметили, что не следует слишком долго смотреть на северное сияние, иначе заболит голова. Более того, утверждали, что из-за него может случиться «меряченье». Это когда люди, как в одиночку, так и группами, совершают судорожные движения, подражают словам и действиям окружающих, испытывают непреодолимую потребность идти в конкретном направлении, чаще всего на север.

Первым, кто отметил это явление с научной точки зрения, оказался британский доктор Уотсон. Он участвовал в нескольких полярных экспедициях в самом начале ХХ века. Учёный описал людей, впадавших в странное состояние. Любые попытки удержать их, не давать идти на север приводили к активному сопротивлению. Уотсон назвал это состояние «экспедиционным, или полярным, бешенством».

Медицина в наши дни также находит подтверждения негативного влияния северного сияния на организм человека. Так, по данным Русского географического общества, врачи, принимавшие участие в арктических экспедициях, обнаружили закономерность: почти все случаи полярного бешенства совпадали с активностью северного сияния. Самые страшные из них возникали во время вспышек красного цвета. Число подобных приступов экспедиционного бешенства серьёзно возрастало в годы с зафиксированными пиками солнечной активности.

Полярное сияние — это явление свечения верхних слоёв атмосферы Земли, вызванное движением заряженных частиц солнечного ветра в магнитном поле планеты.

They can have different colors

Certain atoms create different colors. When it comes to the color of the polar lights, it all depends on whether electrons collide with oxygen or nitrogen, and how energetically.

This change in energy has a specific value, and the resulting photon thus has a particular color or wavelength. When it comes to the usual green light, oxygen emits greenish-yellow or even red light. Nitrogen, on the other hand, often gives a blue light, if these colors blend, they result in purple, pink, and white.

Oxygen and nitrogen can also emit ultraviolet light. Our eye can’t detect these lights; only special cameras on satellites can capture them. The analysis of these different colors can give us results, for example, in the form of energy levels of the electrons, which bombard our atmosphere and create the aurora.

Аврора Слим

Наиболее заметное изменение от Северное сияние к Аврора Слим это изолированные буровая установка больше нет. Ученым приходится полагаться на мобильную систему и более мелкие скважины в несколько сотен метров вместо более 1000 метров (3300 футов). У нее тоже будет только один лунный бассейн вместо двух, как в исходной концепции.

Как и оригинальная концепция, судно предназначено для разрушения ровного льда толщиной до 2,5 метров (8,2 фута). Однако система динамического позиционирования меньшего судна состоит из трех 15МВт азимутальные двигатели и два 3,5МВт носовые подруливающие устройства вместо трех фиксированных карданных валов с 27Двигатели МВт и шесть двигателей мощностью 4,5МВт прямоугольные подруливающие устройства. Количество и мощность генераторных установок также были уменьшены.

Как образуется северное сияние

Оно является результатом высвобождения фотонов в верхней части земной атмосферы, на высоте примерно 80 км. Молекулы азота и кислорода под действием заряженных солнечных частиц переходят в возбужденное состояние, а при переходе в основное состояние восстанавливается электрон и излучается квант света. Различные молекулы и атомы дают разный цвет свечения, например: кислород — зеленый или коричневато-красный, в зависимости от количества поглощенной энергии, азот синий или красный. Синий цвет азота возникает, если атом восстанавливает электрон ионизации, красный — при переходе в основное состояние из возбужденного.

Роль кислорода

Кислород является необычным элементом с точки зрения его возвращения в основное состояние: этот переход может занимать ¾ секунды, а излучать зеленый свет до двух минут, после чего он становится красным. Столкновения с другими атомами или молекулами поглощают энергию возбуждения и предотвращают излучение света. В верхних частях атмосферы процент кислорода низкий и такие столкновения достаточно редки, что дает время кислороду излучать красный квант света. Столкновения становятся более частыми по мере продвижения вглубь атмосферы, так что ближе к поверхности красное излучение не успевает образоваться, а у поверхности даже зеленое свечение прекращается.

Примечания[ | ]

1. Виноградов В. В. Пазори, северное сияние. // История слов. — М., 1994. — С. 119.
2. Мосеев И. И. Поморьска говоря: краткий словарь поморского языка. — Архангельск: Правда Севера, Белые альвы, 2005. — С. 92. — ISBN 5-7619-0243-5.
3. Каспы — воронкообразные стоки для заряженных частиц в структуре магнитного поля Земли, у полюсов планеты. На Северном полюсе Земли нашли загадочный феномен // Лента. Ру, 29 ноября 2019
4. Aurorae are not mirror images (англ.) // Astronomy. — 2009. — Vol. 37, iss. 11. — P. 20.
5. Garner, Rob . Mystery of Purple Lights in Sky Solved With Citizen Scientists’ Help (англ.),NASA (14 March 2018). Дата обращения 19 марта 2020.
6. Mars Express discovers aurorae on Mars (неопр.) . ESA (9 июня 2005). Дата обращения 19 марта 2020. Архивировано 19 марта 2020 года.
7. Northern Aurora in Motion (неопр.) (недоступная ссылка). NASA. Дата обращения 19 марта 2020. Архивировано 19 марта 2020 года.
8. Checking in on Saturn, п.30 (англ.)

Aurora Borealis Holiday

When booking your dream aurora borealis holiday, it is important to know that the location is good for aurora. We claim that this is one of the best northern lights locations in the whole world. The staff working here really understand aurora, and make sure you get the best possible experience. The northern lights are weather dependent and if weather is bad for aurora, you can enjoy your time in our restaurant & bar along with other activities.

You are already on location and as long as weather is good and the aurora dance, you will see it. Because of this you dont have to go on a classic “chasing the northern lights tour” from bus or car. Our eminent hosts and our automated alerting system will also make sure you never miss out on any action.

While staying here you can also explore the culture of Senja Island. Enjoy the silence and lovely atmosphere where your well-being is in focus. Our goal is to create the best Aurora Borealis experience. 

Fjösn Restaurant & Bar – Fine Dining

We are proud to say that we have one of the most cozy restaurants & bars in Northern Norway. Since we are specializing on aurora borealis the restaurant have big windows. This is to make sure that you dont miss out on any northern lights activity. Because of this you can enjoy a good dinner, a glass of wine or a drink and get notified if the aurora appear. Restaurant is in walking distance to all units.

The kitchen holds a very high standard and our chef specializes in French cuisine with elements of Asian cuisine. In addition. We produce most of the meat and fish up at the resort in our own production kitchen so you always get fresh produce.. Read about the Restaurant in Norwegian here

Rooms & Suites

All our apartments, rooms and suites have panoramic view towards the spectacular aurora dance. Not only do they have amazing view. They also have some of the biggest windows, and you can therefore enjoy the aurora the best possible way. Room size varies from 32 m2 – 150 m2. The normal apartments hold a good standard and the luxury units holds a very high standard. Some of our luxury units even have a private outdoor hot tub and fireplace.

От чего зависит цвет и яркость полярного сияния?

Частота появления «лисьих огней» зависит от активности солнца. Чем она выше – тем чаще и дольше на небе будут видны разноцветные огни.
Высота, на которой возникает феномен, колеблется в среднем от 90 до 120 км над землей. Цвет северного сияния зависит от того на какой высоте произошло столкновение частиц атмосферы Земли и солнечного ветра. Северным сиянием высоких слоев атмосферы считают появление оттенков фиолетового и синего цвета. Для сияния, произошедшего в результате столкновения частиц в нижних слоях, характерен зеленый, желтый и красный оттенок.
Интересным фактом о северном сиянии можно отметить разнообразие форм феномена. Свечение может быть в виде:

• пятен;
• всполохов;
• дуг;
• проблесков;
• корон и других видов.

Начальной формой феномена считается именно дуга. При появлении пульсации конфигурация видоизменяется.

Длительность небесного карнавала по длительности варьируется от нескольких секунд до 2-3 часов.
Интенсивность свечения сияния оценивается визуально. Для этого учеными разработана специальная 4-х балльная шкала.

• 1 балл присваивается северному сиянию сходному со свечением Млечного пути.
• 2 балла зарабатывает свечение схожее со светом луны, виднеющимся сквозь небольшие перистые облака.
• 3 балла присваивается при свечении похожем на свет луны сквозь кучевые облака.
• Высшую оценку в 4 балла дают северному сиянию, которое сравнимо со светом полной луны в ясную, безоблачную ночь.

Свечение, оцененное в 1,2 и 3 балла визуально воспринимается однотонным мерцанием. Когда бывает северное сияние, получившее высший балл, то даже на видео будут видны переливы от одного цветового оттенка в другой.

Наиболее яркой аврора бывает до 3 часов ночи. Чем ближе к рассвету, тем менее заметной она становится. К утру северное сияние исчезает совсем.

Полярное сияние

Электрический ток в атмосфере.

Рис. 2. Унитарная вариация напряжённости электрического поля.

Движение ионов под действием сил электрического поля создаёт в атмосфере вертикальный ток проводимости in = Eλ, со средней плотностью, равной около (2—3)·10-12 а/м2. Таким образом, в зонах «хорошей» погоды сила тока на всю поверхность Земли составляет около 1800 а. Время, в течение которого заряд Земли за счёт токов проводимости атмосферы уменьшился бы до 1/е ≈ 0,37 от своего первоначального значения, равно ~ 500 сек. Так как заряд Земли в среднем не меняется, то очевидно, что существуют «генераторы» атмосферного электричества, заряжающие Землю. Помимо токов проводимости, в атмосфере текут значительные электрические диффузионные и конвективные токи.

«Генераторы» атмосферного электричества.

«Генераторами» атмосферного электричества в зонах нарушенной погоды являются пылевые бури и извержения вулканов, метели и разбрызгивание воды прибоем и водопадами, облака и осадки, пар и дым промышленных источников и т. д. При почти всех перечисленных явлениях электризация может проявляться весьма бурно: извержение вулканов, песчаные бури и даже метели приводят иногда к образованию молний, всё же наибольший вклад в электризацию атмосферы вносят облака и осадки.

По мере укрупнения частиц облака, увеличения его толщины, усиления осадков из него растет его электризация. Так, в слоистых и слоисто-кучевых облаках плотность объёмных зарядов ρ ≈ 3 10-12 к/км3, что приблизительно в 10 раз превышает их плотность в чистой атмосфере, а в грозовых облаках r доходит до 3·10-8 к/м3. Облака могут быть заряжены положительно в верхней части и отрицательно в нижней, но могут иметь и противоположную полярность, а также преимущественный заряд одного знака. Плотность тока осадков на Землю из слоисто-дождевых облаков i_oc = 10-12 а/м2, в то время как из грозовых i_oc = 10-9а/м2. Полная сила тока, текущего на Землю от одного грозового облака, в средних широтах равна около — (0,01—0,1) а, а ближе к экватору до — (0,5—1,0) а. Сила токов, текущих в самих этих облаках, в 10—100 раз больше силы токов, притекающих к Земле. Таким образом, гроза в электрическом отношении подобна короткозамкнутому генератору.

При высоких значениях электрического поля у земной поверхности порядка 500—1000 в/м начинается электрический разряд с острых вытянутых предметов (травы, деревьев, мачт, труб и т.д.), который иногда становится видимым (так называемые огни святого Эльма, особенно яркие в горах и на море, см. Эльма огни). Возникающие при метелях, ливнях и особенно грозах токи коронирования способствуют обмену зарядами между Землёй и атмосферой.

Таким образом, электрическое поле Земли и ток Земля — атмосфера в зонах хорошей погоды поддерживаются процессами в зонах нарушенной погоды. На земном шаре одновременно существует около 1800 гроз (см. кривую 3, рис. 2); суммарная сила тока от них, заряжающего Землю отрицательным зарядом, доходит до 1000 а. Облака слоистых форм, хотя и менее активные, чем грозовые, но зато покрывающие около половины земной поверхности, также вносят существенный вклад в поддержание электрического поля Земли. Исследования атмосферного электричества позволяют выяснить природу процессов, ведущих к колоссальной электризации грозовых облаков, в целях прогноза и управления ими; выяснить роль электрических сил в образовании облаков и осадков; они дадут возможность снижения электризации самолётов и увеличения безопасности полётов, а также раскрытия тайны образования шаровой молнии.