Полярные сияния - [37]

Шипения появляются в основном в послеполуденные и вечерние часы примерно вдоль полярной границы овала полярных сияний. Во время ранней фазы суббури в ОНЧ-излучении, соответствующей взрывной фазе суббури в полярных сияниях, шипения наблюдаются по направлению как к полюсу, так и к экватору от овала, вдоль которого распространяется движущийся к западу изгиб. Это показано на рис. 51. Шипения отмечаются также в узкой области, располагающейся перед фронтом расширяющейся выпуклости в полярном сиянии. Хоры фиксируются в пределах выпуклости в полярных сияниях и вдоль овала полярных сияний в утреннем секторе.

Во время более поздней фазы суббури в ОНЧ-излучении, соответствующей фазе восстановления в ходе развития суббури в полярных сияниях, шипения могут наблюдаться вдоль пути движущегося к западу изгиба сияния. К этому времени изгиб успевает стать заметно слабее, и нижняя ионосфера уже не поглощает шипения. Область, в которой могут наблюдаться хоры, простирается вплоть до полуденного сектора и очень близка к области усиления поглощения и появления всплесков рентгеновского излучения.

Рис. 51. Развитие суббури в ОНЧ-излучении: I — шипение; II — хоры

Суббуря в полярном сиянии тесно связана также с микропульсациями геомагнитного поля типа Р_i2. Это колебания с периодом 40—150 с, которые наблюдаются в средних широтах во время начальной фазы развития бухтообразных возмущений. Микропульсации геомагнитного поля являются сверхнизкочастотными электромагнитными волнами. Внезапное начало микропульсаций тесно связано с полярной суббурей, которая проявляется во всплесках рентгеновского излучения, в поглощении радиоволн и в отрицательных бухтах с резким началом. Микропульсации опережают усиление поглощения космического радиоизлучения примерно на 100 с (при быстром приближении активных форм полярных сияний к пункту наблюдения). В самом начале отрицательной бухты наблюдается короткий импульсный всплеск пульсаций поля, который длится около 15 мин. За ним следуют непрерывные микропульсации, связанные со всплесками рентгеновского излучения.

Во время положительных бухт регистрируются микропульсации особого типа, середина частотного спектра которых дрейфует в сторону больших частот. В это время в вечерние часы (где имеют место положительные бухты) вблизи горизонта через направление на полюс проходит движущийся на запад изгиб полярного сияния.

В утреннем секторе также наблюдается значительное усиление микропульсаций во время полярных сияний. Для всплесков рентгеновского излучения, как правило, характерно более резкое начало и быстрое затухание, чем микропульсации.

Рис. 52. Общая картина развития суббури в микропульсациях

В дневные часы (10—15 ч) микропульсации имеют квазисинусоидальный характер (как и модуляция всплесков рентгеновского излучения). Микропульсации рентгеновского излучения в полуденные часы ассоциируются с импульсными микропульсациями.

Во время взрывной фазы суббури в полярных сияниях к экватору от их овала отмечаются микропульсации типа КУП (колебания убывающего периода). Всплески Р_i2 наблюдаются вдоль узкой области дальше к полюсу от расширяющейся выпуклости полярного сияния (рис. 52). Пульсации Р_i2 наиболее четко фиксируются в средних широтах в позднем вечернем секторе.

В фазу восстановления суббури в полярном сиянии дальше к экватору от движущегося на запад изгиба полярного сияния наблюдаются колебания типа КУП. Область, в которой наблюдаются пульсации Р_i1, сильно расширяется вплоть до полуденного сектора. Это расширение тесно связано с поглощением типа M, со всплесками рентгеновского излучения и ОНЧ-излучения типа D.

Спектры полярных сияний

Изучая спектры полярных сияний, мы получаем информацию о верхней атмосфере и о вторгающихся потоках заряженных частиц. Попытаемся схематически представить энергетические уровни и переходы электронов из одного уровня на другой, при которых излучаются кванты света, на примере самого простого атома — атома водорода (рис. 53).

Как известно, атом водорода состоит всего из двух частиц: протона, который является ядром, и вращающегося вокруг него одного электрона. Нейтрона в ядре водорода нет. Электрон, который вращается вокруг ядра, может иметь несколько значений энергий. Если на рис. 53 по вертикальной оси отсчитать энергию, то разрешенные энергетические уровни можно изобразить отрезками прямых (1—5).

Как было сказано выше, электрон в атоме всегда стремится уменьшить свою собственную энергию — перейти на более низкий энергетический уровень (на рис. это показано стрелками). Каждый такой переход сопровождается излучением света с определенной частотой (т. е. определенной энергией). Переходы электрона на один и тот же уровень с разных уровней с большей энергией составляют серию излучаемых квантов; частота излучаемого света в данной серии может быть рассчитана по довольно простым формулам. Эти серии имеют свои названия (в честь их открывателей). Так, первая серия в атоме водорода называется серией Лаймана и обозначается буквой L с индексами α, β, γ, вторая — серией Бальмера — буквой Н с аналогичными индексами и т. д.