Аврора в нашей Солнечной системе и за ее пределами

Впечатляющие авроральные выбросы показывают, насколько взаимосвязаны звезды, планеты и луны.

Как в Солнечной системе, так и за ее пределами авроры освещают небо планет, лун и множества других небесных объектов. Благодаря своему излучению в диапазоне от рентгеновских до радиоволн, авроры являются указателями на огромное количество взаимодействий, которые могут их порождать, – взаимодействий, которые в противном случае было бы трудно представить.

Что вызывает аврору(полярное сияние, северное сияние, южное сияние) на Земле?

Например, солнечный ветер, насыщенный заряженными частицами, омывает Землю и наш защитный магнитный экран – магнитосферу. Но этот постоянный ветер заряженных частиц тянет линии магнитного поля Земли через полюса, придавая нашей магнитосфере хвост, похожий на хвост кометы, который простирается в теневое пространство за пределами ночной стороны Земли.

Магнитохвост похож на варочную печь, которая ускоряет электроны из земного пространства и выбрасывает их в полярные области.

---

Электроны, в свою очередь, сталкиваются с атмосферными частицами и отдают им достаточно энергии, чтобы перевести их в более высокоэнергетическое состояние. Эти возбужденные атмосферные частицы затем испускают фотоны видимого света, когда они возвращаются к своим первоначальным энергетическим уровням.

Хорошо известные зеленые сияния возникают при столкновении электронов с частицами кислорода на высоте от 100 км до 300 км. Более редкие красные сияния являются результатом столкновений электронов с кислородом выше в атмосфере Земли, на высоте от 300 км до 400 км. В то же время пурпурно-розово-красная кайма сияний является результатом электронно-азотных столкновений.

А поскольку миллиарды прерывистых вспышек света, которые в совокупности создают аврору, происходят вдоль линий магнитного поля, которые постоянно движутся, авроральные полосы как бы “танцуют” по небу.

---

Земные авроры – это не только ночное явление. На дневной стороне Земли, освещенной светом Солнца, протоны в магнитосфере сталкиваются с атомами водорода в атмосфере и испускают рентгеновские лучи. К сожалению, наши глаза не эволюционировали для восприятия рентгеновского излучения, поэтому дневные авроры невидимы для нас.

Северное и южное сияние Земли – не единственные авроры в Солнечной системе. Различные механизмы вызывают авроры и в других местах. В некоторых случаях механизмы, создающие авроры на других планетах, похожи на те, что работают на Земле. А в других случаях они совершенно иные.

Бывает ли аврора на Меркурии? Нет, но…

Несмотря на наличие глобального магнитного поля, сила поля Меркурия составляет всего 1% от земного. Самая внутренняя планета Солнечной системы также имеет чрезвычайно тонкую атмосферу, поэтому у нее нет необходимых условий для возникновения аврор.

---

Тем не менее, часть солнечного ветра просачивается в магнитосферу Меркурия, где он ускоряется вниз и сталкивается с поверхностью планеты, выбрасывая каменистый материал (в основном натрий), который светится в солнечном свете. Некоторым астрофотографам даже удалось получить изображения напряженного натриевого хвоста Меркурия. Это не авроры, но это похожий процесс.

Есть ли аврора на Венере? Есть, но…

Венера не имеет значительного глобального магнитного поля, что означает, что солнечный ветер сталкивается непосредственно с частицами в атмосфере Венеры, такими как углекислый газ и кислород. В результате на Венере возникают авроры, но не совсем так, как на Земле

---

Авроры на Венере проявляются в виде слабых вспышек ультрафиолетового и видимого света, включая те же зеленые выбросы, которые наблюдаются на ночной стороне Земли, что указывает на присутствие возбужденного кислорода.

Бывает ли аврора на Марсе? Бывает, но…

На Красной планете также наблюдаются авроры, несмотря на отсутствие глобального магнитного поля. Но у Марса есть локализованные магнитосферы в южном полушарии.

Эти зоны образованы древними породами, которые сохранили магнитные свойства с давних времен, когда у Марса было дипольное магнитное поле. Выбросы кислорода, подобные тем, что наблюдаются на Земле и Венере, позволяют предположить, что зеленые авроры могут быть видны будущим астронавтам, которые посетят Марс.

---

Но это еще не все: На Марсе также наблюдаются дневные протонные авроры, которые возникают, когда протоны солнечного ветра ускоряют частицы водорода в нижних слоях атмосферы, где они сталкиваются с другими частицами. Помимо солнечного ветра, энергичные протоны и электроны от солнечных вспышек также вызывают диффузные авроры в средних широтах Марса.

Статья по теме: "Зеленое сияние впервые обнаружено в атмосфере Марса".

Есть ли аврора на Юпитере? Есть.

Из всех аврор в Солнечной системе ни одна не является более мощной, чем у Юпитера. Массивные размеры и быстрое вращение газового гиганта создают магнитосферу, примерно в 20 000 раз более мощную, чем земная. Магнитосфера Юпитера ускоряет электроны глубоко в атмосфере газового гиганта. Затем эти электроны сталкиваются с такими частицами, как водород, что приводит к образованию огромных северных и южных авроральных сияний Юпитера, которые мерцают красным цветом.

Авроры Юпитера не только огромны, но и никогда не прекращаются. Если бы можно было выключить солнечный ветер, то на Земле не было бы авроры, а на Юпитере – была бы.

---

Большая часть частиц, образующих авроры Юпитера, исходит от вулканического спутника Ио, который вращается внутри магнитосферы газового гиганта и выбрасывает серу и кислород, что приводит к эффектным зеленым и оранжевым сияниям. Авроры Юпитера также наблюдались в ультрафиолетовом, инфракрасном и видимом свете на ночной стороне.

И это еще не все. Магнитосфера Юпитера ускоряет электроны и протоны в атмосферах его лун, где они сталкиваются с такими газами, как кислород (Европа и Каллисто), диоксид серы и соли (Ио). Это создает впечатляющий спектр цветов, включая красный, зеленый, оранжевый и смесь оттенков.

Есть ли аврора на Сатурне? Есть.

Основные авроральные овалы Сатурна появляются над полярными областями планеты. Считается, что эти авроры создаются как солнечным ветром, как на Земле, так и магнитосферой, как на Юпитере. Многие частицы, вызывающие авроры в атмосфере Сатурна, также поступают из его ледяных лун и колец.

---

Авроры Сатурна в основном излучают ультрафиолетовый свет. Это результат того, что в атмосфере планеты преобладает водород, как и у других газовых планет-гигантов.

Статья по теме: "В поисках понимания сияний Сатурна".

Аврора бывает на Уране? Да, бывает.

Из-за большого расстояния до Урана и относительной редкости космических полетов к планете, авроры на ледяном гиганте не так хорошо задокументированы, как на многих других планетах. Однако наблюдения космического телескопа “Хаббл” подтвердили, что на Уране действительно есть авроры, излучающие в ультрафиолетовом свете.

Несмотря на ограниченные данные, предполагается, что авроры на Уране являются единственными в своем роде, поскольку планета вращается по боковой орбите, а ее магнитное поле наклонено на 60 градусов относительно оси вращения. Это создает сложную геометрию, не похожую ни на какую другую.

---

В результате этого взаимодействие между солнечным ветром и магнитосферой Урана сильно меняется, что может рассеять авроральные выбросы по большей части планеты.

Аврора на Нептуне? Присутсвтует.

Этот ледяной гигант не так наклонен, как Уран, но магнитное поле Нептуна также смещено, примерно на 50 градусов. Это приводит к переменным авроральным выбросам, подобным тем, что наблюдаются на Уране. Предпологается, что источником этих аврор также являются ледяные луны Нептуна, такие как Тритон, и кольца

Бывает ли аврора за пределами Солнечной системы?

Как и следовало ожидать, Солнечная система – не единственное место, где наблюдается аврора. Астрономы обнаружили радиоизлучение от объектов за пределами Солнечной системы, которое, похоже, тоже является авроральным. В этот список входят внесолнечные тела с очень сильными магнитными полями, такие как коричневые карлики и красные карлики (включая обнаружение авроральных выбросов от второй ближайшей к нам звезды, Проксимы Центавра).

А в другом случае астрономы считают, что им удалось обнаружить радиоизлучение от аврор на массивной планете-изгое, которая бродит по Млечному Пути без звезды-хозяина. Поскольку эта планета не вращается вокруг звезды, исследователи считают, что у нее должна быть луна, которая питает ее заряженными частицами, как Ио питает Юпитер.

---

Изучение авроральных выбросов от объектов за пределами нашей Солнечной системы может помочь выяснить, есть ли у экзопланет магнитосфера, подобная земной. А поскольку такие магнитосферы защищают эти миры от звездного ветра и космических лучей, они также могут сыграть роль в потенциальной пригодности экзопланет для обитания.