Поверхности Земли

Распределение полярных сияний по поверхности Земли показывает, что они тесно связаны с магнетизмом. Первые теории полярных сияний, основанные на солнечном и земном магнетизме, восходят к 1900 г., когда норвежские ученые Биркеланд и Штермер выполнили основные исследования свойств полярных сияний в лаборатории, на местности, а также математически.

Сидней Чэпмен показал, что представление Штермера о выбросе Солнцем большого количества электронов в направлении к Земле несовместимо с другими данными; например, покидая Солнце, каждый электрон уносит с собою отрицательный заряд. Поэтому чем большее количество электронов испускает Солнце, тем больший положительный заряд оно должно получить. Хорошо известно, что противоположные электрические заряды притягиваются. Не успеет небольшое количество электронов покинуть Солнце, как положительный заряд, образовавшийся на его поверхности, увеличится настолько, что станет препятствовать дальнейшему «убеганию» электронов. Действительно, все электроны, которые могут покинуть Солнце, способны вызвать лишь одну вспышку свечения продолжительностью менее минуты. Поэтому теория Штермера, по-видимому, неспособна объяснить огромную энергию и светимость полярных сияний.

Наблюдениями, выполненными с искусственных спутников, обнаружено наличие двух радиационных поясов частиц с высокой энергией, по-видимому, «вмороженных» в магнитное поле Земли. Эти так называемые Пояса Ван Аллена, как указал Голд, возможно, тоже играют роль в образовании полярных сияний. Поскольку выбросы солнечного вещества сталкиваются с Землей, искажая ее внешнее магнитное поле, внутри оно также меняет свою форму. При этом пояса с «вмороженными» в них частицами смещаются, в итоге иногда приобретая энергию, достаточную, чтобы проникнуть в земную атмосферу и вызвать полярные сияния.