Существует ли отличие зари от полярного сияния

Кузнецов А.И., Кузнецов А.Р.

Принято считать, что зори и полярное сияние - это разные оптические явления, связанные с взаимодействием солнечного света и частиц с атмосферой Земли. Они различаются по своему расположению, высоте и механизму образования. Главное отличие заключается в том, что зори - это наблюдаемые вблизи горизонта предрассветные и закатные свечения, а полярные сияния - это свечение в высоких слоях атмосферы, в основном в полярных областях, вызванное взаимодействием заряженных частиц с магнитным полем Земли [1].

Основное количество указанных главных различий больше основано на визуальном наблюдении этих явлений, а не на механизме и причинах их вызывающих, которые до конца теоретически не обоснованы и практически не доказаны учеными.

Старинное истинно русское название северного сияния – па;зори [2]. Конкретное разъяснение смысла этого слова в интернете отсутствует. Скорее всего при написании произошло искажение истинного смысла названия из-за созвучности.

По нашему мнению, правильное написание этого слова будет «по зори», что означает характер размещения этого оптического явления поверх зари, т.е. выше ее. Наличие общей основы «зар/зор» в словах, характеризующих оба этих явления, свидетельствует о предположении единой природы их происхождения.

Расположение зари вблизи горизонта, еще не значит, что ее свечение находится ближе к Земле или наблюдателю, чем сияние на полюсе. Свечение зари вызвано ионизацией верхних слоев атмосферы потоком солнечного ветра. Ионосфера — ионизированная часть верхних слоев атмосферы Земли, расположена на высотах примерно от 50 до 1000 км.

Полярные сияния в основном можно увидеть на высотах от 90 до 150 километров, но иногда они могут опускаться до 60 км или подниматься до 1000 км и выше.

Из приведенных данных видно, что они наблюдаются практически на одних и тех же высотах.

Одним из косвенных доказательств однородности этих оптических явлений может служить следующий интересный вопрос о полярном сиянии, заданный мне Екатериной Звягинцевой. Проживая в Магадане и неоднократно наблюдая это явление воочию, она поинтересовалась: «А почему, оно всегда приходит с Востока? Ни разу не видела, чтоб оно полыхнуло с Запада, Юга или Севера.»

Наиболее очевидный ответ на этот вопрос: «Так как источником полярного сияния является Солнце, которое в любой точке Земли всегда восходит на востоке, то только при его появлении в этом месте, пусть даже ниже горизонта, возможно и это явление.»

Мы считаем, что полярное сияние является разновидностью утренней и вечерней зари. Большую длительность полярного сияния (до нескольких суток) по сравнению с зорями (от 20 до 40 минут) можно объяснить протяженностью сумерек в полярных областях. Расположение Солнца здесь в течение многих суток, особенно во время полярной ночи, ниже горизонта сопровождается непрерывным плавным переходом утренней зари в вечернюю и так по кругу.

Заря; — совокупность красочных световых явлений в атмосфере, наблюдаемых при закате солнца (вечерняя заря) или перед его восходом (утренняя заря) и представляющих собой закономерную смену окраски неба. По другому определению, явление наблюдается после заката или перед восходом солнца, в основном во время гражданских сумерек.

Перед закатом, когда солнце находится близко к горизонту, небо вокруг него (если не затянуто тучами) окрашивается в жёлтый или оранжево-красноватый цвет, иногда с коричневым оттенком. Принято считать, что это объясняется тем, что падающие под малым углом к горизонту солнечные лучи проходят длинный путь в атмосфере, при этом за счёт рассеяния света «синяя» (коротковолновая) часть спектра ослабляется больше, чем «красная» (длинноволновая), и атмосфера приобретает желтоватую и красноватую окраску.

Мы считаем, что рассветные и закатные зори возникают вследствие образования светового спектра в атмосфере Земли. Когда солнце находится за горизонтом, его свет все равно освещает верхние слои атмосферы, проходя через нее и создавая эффект свечения, который мы видим, как зори.

Наличие цветных полос (спектра) и порядок их размещения аналогичен их размещению в радуге, что определяется сферичностью изменения плотности земной атмосферы по высоте. Учитывая расположение солнца ниже горизонта, нам для наблюдения доступна только верхняя часть этого спектра.

После заката солнца над ним возникает яркое светлое пятно — «сияние зари», при этом цвет пятна меняется от жёлтого к жёлто-розовому или к так называемому пурпурному, а над горизонтом появляются оранжевые и красные полосы [1]. В противоположной части небосвода у горизонта наблюдаются тёмно-синяя полоса — тень Земли, а над ней оранжево-красная полоса — пояс Венеры.

Утренняя заря отличается от вечерней меньшей насыщенностью цветов и большим разнообразием оттенков. В физике насыщенность цвета определяется характером распределения излучения в спектре видимого света. Наиболее насыщенный (преобладающий) цвет образуется при существовании пика излучения на одной длине волны, в то время как более равномерное по спектру излучение будет восприниматься как менее насыщенный цвет.

Основная причина этого заключается в свойственном этим периодам колебаниям влагосодержания атмосферы. Как известно, по законам физики воздух при разных температурах может содержать различное максимальное количество воды (влажность). Повышение температуры в дневное время суток приводит к увеличению содержания влаги в атмосфере.

Насыщенность цветов зари зависит от содержания в воздухе частиц аэрозоля — в чистом воздухе заря бледнее.

Аэрозоль - это дисперсная система, состоящая из мелких твердых или жидких частиц, взвешенных в газообразной среде.

Перед вечерней зарёй в нагретом за день приземном слое атмосферы содержится повышенная концентрация частичек пыли и влаги. Во время заката идет его охлаждение, сопровождающееся оседанием пылевидных частиц и конденсацией влаги, что способствует созданию здесь условий для преобладания зоны красного света.

Сменой концентрации влаги в атмосфере в процессе ее охлаждения вечером и нагрева утром, очевидно, можно объяснить наличие облачности в эти периоды вблизи горизонта во время зари и полярного сияния, даже при ясном безоблачном небе в зените.

Действие повышенного содержание влаги в атмосфере, аналогично эффекту разбавления акварельных красок водой: приводит к снижению яркости и придает более бледный (белесый) цвет вечерней заре.

С наступлением сумерек температура понижается еще больше и, в соответствии с законами физики, идет обратный процесс снижения содержания влаги за счет выпадения ее в виде росы, а при заморозках, ее можно наблюдать на поверхности земли в виде инея. При этом в образующихся здесь при конденсации влаги облаках, в зависимости от уровня температуры, возможно образование и выделение мельчайших ледяных кристалликов. Это приведет к появлению в спектре утренней зари зеленой полосы.

За ночь пыль оседает, и воздушные слои очищаются, поэтому утренняя заря отличается большей насыщенностью цветового, или хроматического тона, характеризуется зрительными качествами ясности и чистоты, которые достигаются отсутствием или минимизацией примесей других тонов.

Одно из главных отличий зари от полярного сияния, почему-то не указываемых учеными, является их форма. Зори наблюдаются в виде протяженных облачных полос, направленных под острым углом к линии горизонта и поднимающихся к верху в южном направлении по мере их удаления от места расположения Солнца.

Это соответствует предложенной нами гипотезе ГИВиНС о наличии конического спирального потока межпланетной среды, вращающегося по часовой стрелке и опускающегося в направлении к Солнцу. Угол наклона цветных полос зари соответствует углу наклона витков спирали.
Основной причиной оптического эффекта является взаимодействие электронов, движущихся от солнца по спирали вдоль силовых линий Земли с опускающимися частицами спирального потока межпланетной среды. Свечение полос обусловлено ионизацией атомов и молекул   потока, а цвет определяется его составом и плотностью.

Мы считаем, что различие форм зари и полярного сияния обусловлено характером и густотой расположения силовых линий магнитного поля, по которым движется поток электронов от Солнца. Наибольшее расстояние между линиями и почти параллельное их расположение над Землей в средней зоне земного шара способствует образованию формы зари в виде цветных полос.

Уменьшение расстояния между линиями и их скученность по мере приближения к полюсу приводит к образованию полярного сияния. Отличительной особенностью его является большая площадь занимаемого им небосвода, плотность, насыщенность и непрерывное изменение тональности и узора свечения, представленного, в основном, пучком направленных вверх лучей.

Характер движения взаимодействующих частиц и снижение скорости, а, следовательно, и ионизирующей способности частиц солнечного ветра, по мере их удаления от Солнца, определяет форму полярного сияния: размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.

Изменение расцветки и преобладающего цвета полярного сияния определяется плотностью проходимого солнечным ветром слоя атмосферы и его составом. Наличие неравномерности распределения плотности в слое облачности, на пути прохождения солнечного ветра, вида агрегатного состояния находящихся в нем частиц влаги и интенсивность их перемещения определяют неоднородность и скорость изменения расцветки сияния.

В других районах Земли полярное сияние, можно наблюдать только в особых случаях (мощные выбросы на Солнце) вместо утренней или вечерней зари.

Коническая форма сияния в районе северного полюса обусловлена образованием конической формы обтекающего северное полушарие Земли спирального потока межпланетной среды, движущейся в направлении экватора и встречного потока электронов солнечного ветра, движущегося к полюсу, вращаясь вокруг сходящихся к полюсу силовых линий магнитного поля Земли.

Ионизация частиц межпланетной среды электронами и преломление света в кристалликах льда в облаках различного типа способствует созданию многообразия форм и расцветки сияний.

Наличие этих конусов обеспечивает характер и направление распределения концентрических кругов частоты наблюдения различных видов полярных сияний вокруг пункта Норденшельда.

Таким образом, обоснованно высказано предположение об однородности природы каких оптических явлений, как заря и полярное сияние.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заря. [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ [дата обращения 13.08.2025].

2. Полярное сияние. [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wik [дата обращения 24.08.2025].