Ученые Пермского Политеха рассказали, почему сейчас наблюдается пик северных сияний и где их искать в ближайшее время

Полярные сияния обычно возникают только в северных регионах, но в ближайшие пару месяцев шанс увидеть завораживающее явление есть и у жителей центральной России. Это гигантское, видимое глазу свечение в верхних слоях атмосферы. Оно выглядит как подвижные цветные полосы, пятна, дуги или лучи в ночном небе, чаще всего зеленых или фиолетовых оттенков.

Как появляется полярное сияние

Процесс возникновения полярного сияния начинается не на Земле, а за миллионы километров от нее.

— Солнце время от времени выбрасывает в космос огромные облака заряженных частиц. В них находятся протоны, электроны, ядра гелия и собственное магнитное поле. Когда такое облако подлетает к Земле, оно сталкивается с магнитным полем нашей планеты, — делится старший преподаватель кафедры «Общая физика» ПНИПУ Нина Любимова.

Магнитное поле Земли защищает нас, отклоняя основную массу солнечных потоков. Однако около полюсов в нем образуются небольшие пробелы, сквозь которые частицы солнечного облака проникают в атмосферу нашей планеты. Там они сталкиваются с атомами кислорода и азота.

— При столкновении энергия от солнечных частиц передается молекулам кислорода и азота. В результате они ненадолго активизируются, а затем снова успокаиваются, выделяя избыток энергии в виде света. Его мы и наблюдаем как яркие вспышки северного сияния, — объясняет кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Общая физика» ПНИПУ Георгий Вотинов.

Проще говоря, полярное сияние возникает, когда частицы Солнца долетают до Земли и сталкиваются с газами в нашей атмосфере. Это заставляет их светиться.

На самом деле, общепринятое название «северное сияние» не совсем точное с научной точки зрения. Это явление возникает у обоих магнитных полюсов нашей планеты, поэтому более корректным термином является «полярное сияние».

Его северную версию наблюдают в высоких широтах Северного полушария, а южную — в аналогичных широтах Южного. Разговорное объединение под одним «северным» названием сложилось исторически, поскольку основные населённые территории и туристические потоки сосредоточены именно на севере. По своей физической сути — это одно и то же атмосферное свечение, просто видимое из разных точек Земли.

— Самое короткое свечение может возникать всего на пару минут. Самое долгое — на несколько часов. В среднем один яркий всплеск длится от 15 до 30 минут. Интенсивность и продолжительность сияния зависит от множества факторов, в том числе от местоположения, климатических особенностей и мощности вспышки на Солнце, — отмечает Георгий Вотинов.

От чего зависит цвет сияния

Цвета полярного сияния зависят от состава атмосферы и высоты, на которой происходит столкновение частиц. Каждый элемент излучает свет определенной длины волны.

— Самый частый, который присутствует практически в каждом полярном сиянии, — зеленый. Он возникает, когда заряженные частицы встречаются с атомами кислорода на высоте от 100 до 300 км над Землей. Человеческие глаза наиболее чувствительны к этому свету, поэтому его оттенки в сиянии заметны лучше, чем любые другие. Синий цвет возникает, когда частицы сталкиваются с молекулами азота на относительно небольших высотах, ниже 100 км. Поскольку для активизации молекулы этого газа требуется больше энергии, такой свет обычно виден в периоды высокой активности, когда поток солнечных частиц особенно силен, — рассказывает Георгий Вотинов.

Синие и фиолетовые вспышки часто можно разглядеть в нижней части неба, у самого горизонта.

— Красный цвет появляется, когда солнечные частицы взаимодействуют с кислородом на больших высотах — от 300 до 400 км. Воздух там чрезвычайно разрежен, атомам этого газа не хватает «соседей» для частых столкновений, и они высвобождают энергию медленнее, испуская свет в красной части спектра, — отмечает ученый ПНИПУ.

Красные и алые сияния — явление более редкое, они обычно видны как бы поверх основного, зеленого.

— Иногда разноцветные полярные сияния сопровождаются яркими белыми вспышками. Можно лишь предположить, что это результат наложения большого количества разных цветов друг на друга. Научно это пока не подтверждено. Переходные оттенки, например, розовый или фиолетовый, возникают из-за эффекта оптического смешения — восприятия человеком суммарного света, когда в реальности цвета разные. Так, если интенсивное красное свечение на большой высоте соединится с зеленым на средней, глаз может считать это как ярко-розовый или пурпурный, — объясняет Георгий Вотинов.

От чего зависит форма сияния

Внешний вид полярного сияния зависит от магнитного поля Земли и потока солнечных частиц. Чаще всего это огромные светящиеся дуги, полосы или отдельные лучи и пятна на небе. Но его форма непостоянна — чем сильнее солнечная буря, тем сложнее и динамичнее становится это световое представление.

— Ровная дуга вдоль горизонта возникает, когда частицы плавно движутся мимо магнитных линий Земли. Это значит, что сияние слабое или среднее. Ленты и лучи — колеблющиеся полоски света появляются из-за волн в магнитном поле и говорят о сильной активности явления, — говорит Нина Любимова.

По словам Георгия Вотинова, когда лента становится более активной и подвижной, она образует складки. Такая форма свечения называется «лучистой дугой». Если лучи наблюдаются над головой (в зените), то они визуально складываются в форму короны — это происходит во время пиковой активности полярного сияния.

Бесформенные размытые пятна, как правило окрашенные в белесые или красноватые тона, возникают обычно на последней стадии развития явления при слабой активности.

Почему сейчас так часто можно наблюдать полярные сияния

Мы помним, что полярные сияния возникают при столкновении с потоками частиц, выброшенных Солнцем в космос.

По словам Георгия Вотинова, активность Солнца меняется циклическим образом с периодом примерно в 11 лет. Во время ее пика линии магнитного поля звезды частично прорываются на поверхность. Именно в этих точках и возникают солнечные пятна — очаги колоссальной энергии, откуда происходят вспышки и выбросы частиц. В годы максимальной активности их становится очень много.

Сейчас солнечная активность находится на пике 25-го цикла (они нумеруются с 1755 года), который начался в декабре 2019 года, а закончится, по предварительным данным, около 2030 года.

— Текущий 2026 год является переходным — интенсивность постепенно снижается, но все еще высока. В ближайшее время ученые прогнозируют 5–6 мощных вспышек, — отмечает Нина Любимова.

Следующий пик солнечной активности ожидается в 2034-2036 годах.

Правила удачного наблюдения полярного сияния

При наблюдении полярного сияния важно соблюдать определенные условия и выбирать подходящее место. Также можно использовать специальное оборудование для съемки и приложения, которые помогают предсказывать его появление.

— С сентября по март, когда ночи становятся длиннее, шансы увидеть сияние особенно высоки. Оно может возникать и днем, но заметно только в темноте. Оптимальное время — с 21:00 до 03:00, пик активности — между 23:00 и 01:00. Чем больше вспышек и корональных выбросов на Солнце, тем выше вероятность сильного сияния. Для прогнозирования используют К-индекс — показатель геомагнитной активности от 0 до 9. Некоторые приложения для наблюдения северного сияния уведомляют о высоких шансах его появления и отображают карту видимости, — делится Георгий Вотинов.

Важно помнить о том, что даже слабая облачность, а также световое загрязнение в виде городских огней могут полностью скрыть сияние. Также нужно, чтобы не было засветки от Луны (лучше выбирать дни новолуния).

— Рекомендуется находить возвышенности — наблюдение с холма или горы увеличивает обзор и минимизирует помехи от рельефа местности. Не стоит делать ставку на одну ночь — нужно закладывать минимум 2–3 суток нахождения в регионе, чтобы повысить шанс увидеть явление, — советует ученый ПНИПУ.

Для съемки сияния можно использовать фотоаппаратуру с ручными настройками, чтобы самостоятельно управлять выдержкой, диафрагмой, выставлять фокус. Рекомендуется отдавать предпочтение широкоугольным светосильным объективам. К фотоаппарату нужен штатив — иначе на выдержке кадры будут смазываться. Важно иметь камеру с матрицей, способной делать снимки при ограниченной освещенности, и с хорошей производительностью при высоком ISO.

Георгий Вотинов предупредил: важно помнить, что северное сияние — явление непредсказуемое, и даже в разгар сезона вероятность его появления, интенсивность свечения и цвета зависят от солнечной активности, плотности облаков и уровня искусственного освещения.

В каких регионах и когда лучше всего наблюдать полярные сияния в ближайшее время

В этом январе наблюдать полярные сияния можно во многих регионах России.

— Благоприятными днями для наблюдения станут 20–21 января (К-индекс 4) — шансы хорошие для Новгородской, Вологодской, Ленинградской, Архангельской, Мурманской областей и Республики Карелия. Это будет повторное повышение активности магнитных полей от недавно пришедшего коронального облака. А также 28–29 января (K-индекс 5). Это новый прогнозируемый пик — сияние потенциально будет видно уже перечисленным выше регионам, а также с большой вероятностью в Псковской, Ярославской, Костромской, Кировской областях, Пермском крае, Республике Коми и Ненецком автономном округе, — делится Нина Любимова.

В дни с индексом 2–3 шансы на сияние есть только в высоких широтах (Карелия и севернее).

— Северные сияния даже во время умеренной солнечной активности регулярно регистрируют в Мурманской области — одно из популярных мест — поселок Териберка на побережье Баренцева моря; Республике Карелии — лучше всего отправиться для наблюдений в национальный парк «Паанаярви», расположенный у границы с Финляндией; Архангельской области — наблюдать за полярным сиянием можно, например, с территории музея-заповедника под открытым небом «Малые Корелы» и Республике Коми. В Воркуте и Сыктывкаре, которые находятся на севере региона, зимой небо полыхает разными красками почти каждый день, — рассказал Георгий Вотинов.