Prostoeasypeasy

Что такое турбулентность

Турбулентность — это когда воздух движется не по прямой, а как-то хаотично. Это бывает из-за препятствий на пути потока или из-за вертикальных движений воздуха. Есть две основные причины, почему так происходит.
Первая — это когда воздух поднимается или опускается, называется конвективной турбулентностью. Вторая — когда что-то мешает воздуху двигаться плавно, это механическая турбулентность.
В зависимости от того, что ее вызывает, турбулентность бывает разной — механической, конвективной и вихревой. Разберемся с ними по порядку.

Вихревая турбулентность

Вихревая турбулентность — это когда ветер резко меняет скорость или направление на маленьком участке. Часто её не видно, но она может сразу изменить полет самолёта, например, его подъёмную силу. Это особенно опасно, когда самолёт рядом с землёй, например, при взлете или посадке. Самолёт в это время очень чувствителен, и любой неожиданный поворот может вывести его из нормального курса.

Конвективная турбулентность

Конвективная турбулентность — наиболее распространенный тип турбулентности, с которым сталкиваются пилоты. Она возникает из-за неравномерного прогрева земли. Неравномерный нагрев поверхности земли вызывает восходящие и нисходящие потоки воздуха.

Пилоты общего авиационного сообщения обычно избегают полетов в жаркие летние дни, так как в это время активность конвекции наиболее высока. Самолеты, летящие на больших высотах, менее подвержены термической турбулентности, так как источник турбулентности — это нагретая поверхность, и энергия восходящих потоков рассеивается. Кучевые облака — это хорошие индикаторы конвективной активности в районе.

Фронтальная турбулентность

Фронтальная турбулентность — это когда встречаются горячий и холодный воздух. Холодный воздух толкает тёплый вверх, и на границе этих воздушных масс происходит турбулентность.
Чаще всего это бывает при холодных фронтах, хотя может быть и при тёплых, но не так сильно. Такая турбулентность особенно сильная, когда тёплый воздух влажный и нестабильный, и может вообще стать экстремальной, если начнутся грозы.

Грозовая турбулентность

Грозовая турбулентность — это когда внутри грозовых облаков потоки воздуха сильно поднимаются и опускаются. Из-за этого трясёт так сильно, что может даже разрушить самолёт. Турбулентность может быть как жёсткой, так и экстремальной. Пилоты всегда стараются не лететь через грозы или рядом с ними, потому что это опасно.

Механическая турбулентность

Механическая турбулентность — это когда воздух встречает какие-то препятствия на своём пути, типа гор или строений, и из-за этого начинает трясти. Всё, что нарушает его нормальное движение, создаёт эту турбулентность.
Чем сильнее ветер, тем сильнее турбулентность. Например, большие ангары или ряды деревьев могут сильно мешать потоку воздуха.Турбулентность будет сильнее, если ветер дует прямо в сторону взлётной полосы.

Горная волновая турбулентность

Горная волновая турбулентность — это когда ветер, дующий на горы, создаёт большую турбулентность. Когда на пути воздуха встречается гора, он не может пройти через неё, и начинается подъем вверх, где смешивается с воздухом выше. Тёплый воздух поднимается вверх, а холодный, плотный не может так быстро двигаться, и всё это начинается мешаться.
Когда эти два потока воздуха встречаются, начинается путаница. Один воздух толкает другой, и получается хаос. Вот так и появляется турбулентность.
Сильнее всего это проявляется, когда ветер дует прямо к горному хребту. Потоки воздуха, завихренные горами, могут двигаться далеко, даже за несколько сотен миль от них и мешать полету.
Один из сигналов турбулентности — это роторное облако. Это такие облака, которые появляются, когда на подветренной стороне горы ветер сильно закручивает воздух, как большой вихрь. Этот вихрь вращается, и если он поднимет воздух высоко и насытит влагой, появится облако. Они выглядят как длинные полосы или клубки и часто бывают рядом с горными волнами.
Роторные облака — это знак сильной турбулентности. Для пилотов это опасно, потому что внутри облака воздух двигается очень сильно и непредсказуемо, и управлять самолётом в таких условиях сложно.

Турбулентность в следе

Турбулентность в следе — это одна из самых опасных видов турбулентности для маленьких самолётов. Она происходит, когда ты летишь прямо за большим самолётом, особенно при взлёте или посадке. Когда у большого самолёта давление сверху крыла низкое, а снизу — высокое, это создаёт вихри на концах крыльев. Эти вихри могут сильно самолет, который летит следом

Турбулентность ясного неба

Турбулентность ясного неба или ТЯН (😏) — это когда вдруг начинают жёстко трясти, но ты даже не видишь, что происходит. ТЯН обычно происходит высоко, за 5 000 метров. Тут нет никакой явной плохой погоды, которая бы могла предупредить, что воздух нестабильный.
Это случается, когда быстрое движение воздуха сталкивается с более спокойным. Из-за этого начинается турбулентность. Самое неприятное, что её невозможно заметить — никакие облака или радары не помогут, так что можешь попасть в неё, не ожидая. Пилоты ласково называют ТЯН — «Болтанка в чистом небе»

Турбулентность при инверсии

Турбулентность при инверсии возникает, когда слой теплого воздуха задерживает более холодный воздух у поверхности, создавая температурную инверсию.

В отличие от обычной атмосферы, где температура снижается с высотой, при инверсии эта закономерность обратная. Теплый воздух сверху препятствует подъему более холодного и плотного воздуха, что приводит к устойчивым условиям у поверхности.

Однако, когда ветер пересекает этот слой инверсии, он может вызвать турбулентность. Эта турбулентность возникает не из-за конвективного подъема и спуска воздушных масс, а из-за сдвига ветра на границе слоя инверсии.

Классы турбулентности

Турбулентность бывает разных классов: слабая, умеренная, сильная и экстремальная.
Слабая турбулентность — это когда тебя слегка потряхивает, но не так, чтобы прям напрягало. Можно спокойно сидеть и ничего не менять, всё нормально.
Умеренная турбулентность — вот тут уже толчки чувствуются, напитки могут расплескаться, и по салону не так удобно двигаться. Капитан говорит: «Пристегните ремни», чтобы не накосячить. Сильная турбулентность — когда самолёт начинает сильно качать, а вещи по салону летают. Пилотам не так просто контролировать, пассажиры чувствуют себя не очень круто, лучше держаться за ремень.
Экстремальная турбулентность — это уже реально опасно. Может повредить самолёт и пилоты могут потерять контроль.

Турбулентность случается почти везде, где есть воздух и ветер. Конечно, она может быть не самой приятной, но, как правило, не представляет угрозы для безопасности и, кстати, еще ни один самолет от неё не разбился. Пилоты знают, как с этим справляться, и могут избежать самых сильных колебаний, чтобы пассажиры не переживали. В общем, хоть может и потрясти, но авиация уже давно научилась с этим справляться, и летать на самолете безопасно.

Поделитесь своими историями про турбулентность в комментах) Я, например, ни разу с сильной не сталкивался, только немного потряхивало, но было, конечно, страшновато

Спасибо, что читаете, и, конечно, лайкаете, это помогает писать дальше ❤️

Я веду блог PROSTO, где рассказываю про науку, космос и технологии простым языком. Каждую неделю – новая статья и возможность расширить свои горизонты. Подпишись, что не ничего не пропустить 😉

Что такое Червоточина?

Представим себе, что Вселенная похожа на большой лист бумаги. Если его сложить пополам, то можно создать «мостик», соединяющий две удалённые точки. Такой мостик и называется червоточиной. Теоретически, червоточины могли бы позволить путешествовать между отдаленными частями Вселенной гораздо быстрее скорости света.

Однако червоточины пока существуют только в теоретических моделях. Общая теория относительности Эйнштейна предполагает их возможность, но это лишь математические уравнения, а не подтверждённые факты.

Червоточина — это своего рода «туннель» между двумя удалёнными точками во Вселенной, который сокращает время путешествия между ними. Вместо того чтобы путешествовать миллионы лет от одной галактики к другой, теоретически через червоточину можно было бы попасть за несколько часов или минут.

Пространство и теории Эйнштейна

На протяжении большей части человеческой истории мы думали о Вселенной как о гигантской и стабильной «плоской сцене», где разворачиваются все космические события. Однако теория относительности Альберта Эйнштейна изменила это восприятие, показав, что пространство и время тесно связаны между собой и могут деформироваться.

Раньше Вселенную представляли как нечто твёрдое и неподвижное, подобное жёсткой «доске». Однако теория относительности Альберта Эйнштейна показала, что это не так. Пространство и время гораздо более гибкие и изменчивые — их можно представить как «водяной матрац», который деформируется и меняется под влиянием массы и энергии. Это и позволило предположить, что червоточины могут возникать в искривлённом пространственно-временном континууме, подобно разрывам в этом эластичном поле.

Что такое червоточины?

Поскольку червоточины представляют собой «короткие пути» через пространство-время, они могут также работать как машины времени. Например, человек, который проходит через одну из сторон червоточины, может выйти из неё в другое время, отличающееся от момента входа.

Несмотря на то, что на данный момент нет доказательств существования червоточин в нашем мире, учёные считают, что они представляют интересный инструмент для изучения космоса и теоретической физики. Кроме того, червоточины могут помочь ответить на старейшие вопросы о форме и эволюции Вселенной.

Могут ли червоточины существовать?

Учёные пока не нашли ни одной червоточины в нашей Вселенной. Тем не менее, червоточины описываются в математических решениях некоторых уравнений в теоретической физике. Эти уравнения в первую очередь связаны с теорией относительности Эйнштейна, которая описывает пространство-время и движения небесных тел в нём.

Теория относительности Эйнштейна прошла многочисленные тесты и каждый раз подтверждалась. Поэтому некоторые учёные предполагают, что даже если червоточина могла бы образоваться, её стабильность нарушалась бы гравитацией. В результате середина червоточины могла бы коллапсировать под собственным гравитационным притяжением.

Как могут работать червоточины?

Чтобы червоточина могла оставаться стабильной, теоретически нужно было бы использовать отрицательную энергию, способную противодействовать гравитации. Однако отрицательная энергия — крайне редкое явление, и учёные пока не знают, как её создать в достаточных количествах.

Некоторые теоретические модели предполагают, что после Большого Взрыва могли возникнуть очень маленькие червоточины, связанные с квантовыми флуктуациями и отрицательными энергиями. По мере расширения Вселенной такие червоточины могли бы расти и изменяться.

Условия для чертоточины

Исследования показывают, что для того, чтобы использовать червоточины в качестве транспортных путей, необходимы определенные условия. Например, у нее не должно быть горизонта событий — своеобразной границы, за пределы которой невозможно выбраться.

Помимо этого, гравитация так и норовить «схлопывать» червоточины, и чтобы они оставались открытыми, необходимо создать специальные условия, возможно, с использованием экзотической материи. Сейчас раскроем это понятие.

Экзотическое вещество и отрицательная масса

Чтобы поддерживать червоточины открытыми, ученые предполагают использование так называемого экзотического вещества. Это вещество обладает свойствами, необычными и до сих пор неизвестными науке.

Экзотическое вещество имеет отрицательную массу. В отличие от обычной материи, которая притягательна из-за гравитации, отрицательная масса может отталкиваться, создавая антигравитационный эффект. Такой эффект теоретически мог бы стабилизировать червоточины и позволить безопасно перемещаться через них.

Для поддержания червоточин также важны квантовые флуктуации вакуума. Это явление, при котором даже в так называемом «пустом пространстве» происходят постоянные и случайные колебания энергии.

Представьте, что вакуум — это не абсолютное «ничто», а состояние, где время и пространство могут изменяться, и из-за этого возникают виртуальные частицы, которые появляются и исчезают. Эти частицы и их поведение объясняются именно квантовыми флуктуациями. В общем, они могут манипулировать пространственно-временными параметрами, создавая эффект, схожий с отрицательной массой.

Комбинация экзотического вещества и квантовых флуктуаций вакуума может стать ключом к пониманию и, возможно, практическому использованию червоточин в будущем.

Потенциальные опасности

Несмотря на перспективу межзвёздных путешествий с их помощью, червоточины могут быть опасны. Их открытие и использование могут нарушить фундаментальные законы причинности, создавая временные парадоксы и влияя на структуру Вселенной.

Некоторые ученые предполагают, что даже само создание и поддержание открытых червоточин может быть невозможным из-за этих рисков.

Заключение

Червоточины по-прежнему остаются гипотетическими объектами. Хотя у нас нет твёрдых доказательств их существования, теоретические модели и физические уравнения показывают, что они могли бы быть частью космического ландшафта.

Если учёные смогут найти убедительные доказательства их существования, это может полностью изменить наше представление о Вселенной, пространстве и времени. В то же время червоточины напоминают историю с чёрными дырами, которые когда-то также считались невозможными, пока наука не доказала их реальность.

Ну а теперь вопрос для тех, кто дожил до конца текста: червоточина — это фантазия или скорая реальность? Поделитесь мнением в комментах)

Спасибо, что читаете, и, конечно, лайкаете, это помогает писать дальше ❤️

Я веду блог «PROSTO», где рассказываю про науку, космос и технологии простым языком. Каждую неделю – новая статья и возможность расширить свои горизонты.

Энергия в молекуле ATФ (аденозинтрифосфат) содержится в химических связях между фосфатными группами. Эти связи называются фосфоангидридными связями. Когда одна из этих связей разрывается (например, когда молекула ATФ превращается в АДФ, аденозиндифосфат), высвобождается энергия, которую клетки могут использовать для различных процессов, таких как сокращение мышц, синтез белков и другие биологические реакции.

Этапы энергетического обмена

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — включает три этапа:

1. Подготовительный этап: Сложные органические вещества (белки, углеводы, жиры) расщепляются на более простые молекулы (например, белки → аминокислоты, углеводы → глюкоза). Энергия высвобождается в виде тепла, без образования АТФ.

2. Анаэробный этап (гликолиз): Происходит в цитоплазме клетки. Глюкоза расщепляется на два пирувата, образуя 2 АТФ и 2 НАДН. Этот процесс не требует кислорода.

3. Аэробный этап (клеточное дыхание): В митохондриях пируват превращается в ацетил-КоА и участвует в цикле Кребса, где образуются 2 АТФ, углекислый газ, НАДН и ФАДН₂. Большая часть АТФ (34 молекулы) синтезируется в электрон-транспортной цепи митохондрий за счет окислительного фосфорилирования.

Производство ATФ в организме

Главный способ — это использование углеводов и, собственно, глюкозы. Глюкоза — это молекула, состоящая из углерода, водорода и кислорода, и именно она используется в первом процессе — гликолизе, в ходе которого глюкоза расщепляется на молекулу пирувата. Этот процесс требует некоторого количества ATФ, но в итоге мы получаем два ATФ, которые нам полезны. (позже будет понятно почему) Гликолиз — анаэробный процесс, то есть процесс, который не требует кислорода, но это только первый шаг, и наш организм может извлечь гораздо больше ATФ, если использовать кислород.

Как происходит дальнейшее производство ATФ?

После того как глюкоза в процессе гликолиза превращается в пируват, она отправляется в митохондрии — это как энергетические фабрики наших клеток. Там пируват встречается с молекулами НАД. Молекула НАД (никотинамидадениндинуклеотид) — это своего рода "перевозчик" энергии в клетке, что позволяет клетке эффективно получать энергию для жизнедеятельности. Они забирают электроны (частицы с энергией) и переносят их в нужное место, где они помогут создать еще больше ATФ.

Митохондрии, как мощные станции, с помощью специальных процессов (цикл Кребса и окислительное фосфорилирование) могут производить много ATФ, используя энергию из пищи.

Фосфорилирование — это процесс, при котором к молекуле добавляется фосфатная группа (PO₄²⁻). Простыми словами, фосфорилирование можно сравнить с включением "энергии" в молекулу. Когда молекула получает фосфатную группу, она становится активной и может участвовать в дальнейших реакциях. Эти процессы также нуждаются в ферментах, которые помогают сэкономить энергию и ускоряют химические реакции. После цикла Кребса и фосфорилирования мы можем получить до 38 молекул ATФ из одной молекулы глюкозы.

Роль гликогена в запасах энергии

Наши тела также имеют механизм для хранения энергии в виде гликогена. Гликоген — это форма хранения глюкозы, которая легко используется, когда необходимо быстро получить энергию.

Основные запасы гликогена находятся в печени и скелетных мышцах. Когда уровень глюкозы в крови низкий, печень может расщеплять гликоген на глюкозу, чтобы пополнить запасы энергии. Во время физической активности мышцы также используют гликоген, чтобы получить энергию для сокращений. Но что делать, если глюкозы в крови недостаточно, например, во время голодания или при длительных физических нагрузках?

Энергия из жиров и гликогена

Кроме глюкозы, наш организм может использовать жиры и более сложные углеводы для получения энергии. Жиры — это ещё более энергоемкие молекулы. Когда наш организм нуждается в энергии, он может превращать

Например, молекула жира с 16 углеродами может дать целых 131 молекулу ATФ, что в 3 раза больше, чем от одной молекулы глюкозы! Поэтому жиры — это отличный источник энергии, который наш организм использует, когда ему нужно много сил.

Как происходит расщепление жиров?

Когда глюкоза в крови становится дефицитной, организм начинает использовать жиры как источник энергии. Для этого жиры сначала расщепляются на жирные кислоты и глицерин. Эти молекулы поступают в митохондрии, где жирные кислоты преобразуются в ацетил-CoA, который затем участвует в цикле Кребса, аналогично глюкозе.

Этот процесс позволяет извлекать гораздо больше ATФ, чем при использовании только глюкозы. В зависимости от длины углеродных цепей в молекуле жира, мы можем получить до 131 молекулы ATФ из одного молекулы жира. Это гораздо больше, чем из одной молекулы глюкозы, что делает жиры отличным источником энергии для организма.

Преимущества жиров как источника энергии

Жиры содержат больше энергии на грамм, чем углеводы, и могут служить долговременным источником энергии. Однако, несмотря на такую энергоемкость, жиры используются не так быстро, как углеводы, и требуют больше времени для переработки. Поэтому, в зависимости от физической активности и состояния организма, мы используем углеводы и жиры в разной степени, чтобы поддерживать нужный уровень энергии.

Энергия и её хранение в организме

Наш организм использует различные источники энергии для поддержания жизнедеятельности, от глюкозы до жиров. Глюкоза обеспечивает быстрый доступ к энергии, в то время как жиры служат долговременным и более энергоемким источником. Так что, внутри каждого из нас есть собственный реактор, который способен расщеплять молекулы пищи, превращая их в энергию, необходимую для жизни

Спасибо, что читаете, и, конечно, лайкаете, это помогает писать дальше ❤️

Я веду блог «PROSTO», где рассказываю про науку, космос и технологии простым языком. Каждую неделю – новая статья и возможность расширить свои горизонты.

Идея хранения данных в ДНК

Современный мир активно использует технологии для хранения огромного количества данных — от фотографий и видео до текстовых файлов. Эти данные хранятся на серверах в дата-центрах, которые потребляют колоссальные ресурсы и электричество. Если бы все эти данные записали на DVD, то стопка дисков дотянулась бы до Луны. К тому же, большинство файлов, около 60-80%, относятся к так называемым «холодным данным» — они почти никогда не используются, но их всё равно нужно хранить.

Учёные начали задумываться, можно ли взять пример с природы для более эффективного хранения информации. В ДНК каждого живого существа хранится весь его геном — своего рода «инструкция», как должно развиваться это существо. Например, человеческий геном содержит около 1 ГБ информации, что эквивалентно фильму в стандартном качестве. Эта информация записана на молекуле ДНК, которая в тысячи раз компактнее SD-карты.

Чтобы легче понять, что такое геном, представь огромную книгу, в которой записана вся информация о том, как организм будет выглядеть, развиваться, работать и даже какие особенности он может унаследовать.

Каждая глава этой книги — это гены, а буквы в тексте — это четыре молекулы (основания), обозначенные буквами A, T, G и C. Из этих "букв" и "слов" складывается уникальный код, который управляет всем в нашем теле: от цвета глаз до способности переваривать пищу.

Как работает хранение файлов в ДНК

Файлы на компьютере — это просто длинные числа. Например, текстовые файлы кодируются с помощью чисел, которые представляют буквы, а изображения — через данные о цветах пикселей. Компьютеры используют двоичную систему (0 и 1), но ДНК имеет четыре «буквы» — A, T, G и C, что делает её квотернарной системой. Эта система позволяет использовать меньше символов для хранения той же информации.

Процесс записи информации в ДНК

Для записи файла в ДНК сначала нужно преобразовать его из двоичной системы в квотернарную. Затем с помощью синтеза создаётся сама молекула ДНК, которая физически содержит информацию. ДНК синтезируют в виде коротких фрагментов, чтобы избежать ошибок, а для надёжности создают несколько копий.

Хранение и долговечность

Чтобы молекулы ДНК не разрушались, их изолируют от внешних факторов, таких как свет, влага и тепло. Для этого ДНК помещают в герметичные металлические капсулы, что позволяет сохранять данные тысячелетиями. Эти капсулы могут вместить колоссальное количество информации: теоретически, все данные мира можно хранить в одной коробке.

Чтение данных с ДНК

Чтение файлов происходит с помощью технологий секвенирования, разработанных ещё в 1970-х годах. Эти методы позволяют извлечь последовательности нуклеотидов и перевести их обратно в двоичный код. Учёные смогли расшифровать ДНК мамонта возрастом в миллион лет, что подтверждает надёжность технологии.

Проблемы и перспективы

Несмотря на перспективность, технология пока остаётся дорогой и медленной. Синтез одного мегабайта информации стоит около $3500, а процесс записи идёт миллионы раз медленнее, чем на жёстком диске. Однако исследователи работают над ускорением процесса и снижением стоимости. Ожидается, что уже через 10 лет цена упадёт до $1 за гигабайт, а скорость записи приблизится к скорости интернета.

Будущее ДНК-хранилищ

Эта технология интересна для архивов и крупных организаций. Например, Европейский парламент и Национальная библиотека Франции уже тестируют её для хранения своих данных. Также разрабатываются стандарты сжатия изображений и структурирования данных для удобного поиска внутри капсул.

Подведем итог

ДНК-хранилища открывают новые горизонты в мире технологий. Помимо хранения, учёные исследуют возможность создания ДНК-компьютеров, где молекулы будут выполнять вычисления. Возможно, в будущем электронные микросхемы уступят место ферментам и ДНК-цепочкам, а сама идея хранения данных навсегда изменится.

Спасибо, что дочитал! Я пишу посты про науку и технологии. Если понравился пост — подпишись на мой канал, в нем можно отдохнуть от повседневной суеты и узнать что-то новое )

Солнечная активность

Астрономы объявили 2024 и 2025 годами повышенной солнечной активности, а это значит, что в нас ждет множество магнитных бурь и, конечно же, северных сияний. Солнце, как и мы, живет по графику, и у него есть свои циклы активности, которые длится по 11 лет. В эти циклы входят две фазы: минимум и максимум. Различить их визуально можно по количеству пятен на поверхности Солнца. В минимуме активность минимальна, и на поверхности Солнца почти нет пятен, а в максимуме активность увеличивается, и это проявляется множественными пятнами, вспышками и выбросами материи.

Сами солнечные пятна были замечены людьми уже в древние времена, а систематическое изучение началось в XVII веке, когда научному миру был представлен телескоп. В 1843 году Рудольф Вольф обнаружил 11-летний цикл солнечной активности. Он смог восстановить хронологию событий до середины XVIII века, а именно до 1749 года, и решил, что тогда и начался первый зарегистрированный цикл, получивший номер 1.

В местах скопления солнечных пятен происходят солнечные вспышки и корональные выбросы массы — выбросы вещества из звездной короны, то есть из внешней части атмосферы звезды. Во время таких выбросов в космос «выстреливается» миллиарды тонн солнечного вещества — плазмы (электрически заряженного газа, из которого эта самая корона и состоит).

Плазма, выброшенная из короны Солнца, образует солнечный ветер – так называются потоки плазмы, которые Солнце выбрасывает во все направления, в том числе в сторону Земли.

Потоки солнечного ветра запросто могли бы уничтожить всё живое на поверхности Земли, но этого еще не произошло, так как у нас есть свой козырь – магнитосфера. Эта область околоземного пространства, в которой сосредоточено магнитное поле Земли, простирается на расстояние 70–80 тыс. км в направлении на Солнце и на многие миллионы километров в противоположную сторону. Частицы солнечного ветра, главным образом протоны и электроны, захватываются магнитным полем Земли и увлекаются по винтовым траекториям вдоль силовых линий к Южному или Северному полюсу. Именно поэтому такое явление, как полярное сияние, возникает в определенных местах, а не по всей поверхности планеты.

Как возникает полярное сияние

«Примагниченные» потоки частиц сталкиваются с атомами атмосферного газа — атомами кислорода, азота и другими. В результате столкновений электроны атомов азота и кислорода на время переходят в «возбужденное» энергетическое состояние. После их возвращения в нормальное энергетическое состояние, некоторая часть высвобожденной энергии излучается в виде фотонов света с разной длиной волны. При столкновении атомы азота обычно теряют электроны, при этом излучается синий и фиолетовый свет. Если же молекула азота обошлась без потери электрона, происходит испускание лучей красной части спектра. Молекулы кислорода, при столкновении с солнечным ветром, обычно электроны не теряют (при высоких энергиях электроны все же могут быть ионизированы). Молекула возбуждается, а после испускает кванты зеленого и красного света. Все это происходит в верхних слоях атмосферы — на высотах от примерно 90 км до 150 км, но иногда с до 60 км, а в некоторых случаях поднимается до 1000 км и более.

От чего зависит цвет

Атмосфера Земли состоит примерно на 78% из азота, на 21% из кислорода, на 0,93% из аргона и на 0,04% из углекислого газа. Наш воздух также содержит следы неона, гелия, метана, криптона, озона и водорода. Цвет полярного сияния во многом определяется высотой его появления и атомами вещества из атмосферы, с которыми происходит столкновение.

Самый распространенный цвет полярного сияния — зеленый. Зеленые полярные сияния обычно возникают при столкновении заряженных частиц с молекулами кислорода высокой концентрации в атмосфере Земли на высотах от 100 до 300 километров. Мы также видим зеленые полярные сияния лучше, чем любой другой цвет, поскольку человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому цветовому спектру.

Красные полярные сияния сравнительно реже и обычно связаны с интенсивной солнечной активностью. Они возникают, когда солнечные частицы вступают в реакцию с кислородом на больших высотах, обычно примерно от 300 до 400 км.

Молекулы водорода и гелия могут создавать голубые и фиолетовые полярные сияния, но нашим глазам, как правило, трудно различить эти цвета на фоне ночного неба. Интенсивность солнечного ветра и его энергия оказывают существенное влияние на цвета полярного сияния. Чем выше энергия солнечных частиц, тем более ярким и разнообразным будет спектр цветов.

История изучения

В различных культурах древности полярное сияние естественно было обернуто различными мистическими толкованиями. Учитывая мистическую красоту этого природного явления, неудивительно, что полярное сияние вошло в мифологию и эпос у северных народов. Так, некоторые норвежские легенды утверждают, что полярное сияние — это танец душ дев, которые ушли из жизни. Финны и народы Северной Америки связывали это явление с духами из потустороннего мира.

Долгое время люди ломали голову над тем, почему возникает северное сияние. В XVIII веке английский мореплаватель Джеймс Кук был одним из первых, кто не только дал их описание в южном полушарии, но и обратил внимание на то, что полярные сияния появляются в высоких широтах обоих полушарий одновременно.

В то время высказывались различные гипотезы относительно природы полярного сияния, например, что оно вызвано гниением рыбы, которая выбрасывалась на побережье из морских глубин, или что северное сияние появляется, если некая «зодиакальная материя» проникает в верхние слои атмосферы.

Первым, кто смог расставить все точки над i, был выдающийся русский ученый Михаил Ломоносов. Путем научных экспериментов в лаборатории он воссоздал те процессы, которые происходят в атмосфере. Ученый выкачал из стеклянного шара воздух и пропускал через него разряды электричества. В нем возникали огни, которые напоминали те, которые появляются на небе. Также ученому удалось доказать, что полярное сияние вызывается электрическими разрядами в верхних слоях атмосферы.

Как поймать северное сияние?

Пришло время поговорить о том, как заполучить билет в первый ряд этого представления!

Наилучший период для наблюдения — это время с начала октября по апрель. Чтобы получить максимум от северного сияния, вам нужно:

1. Находиться в радиусе 2,5 тысячи км. от северного полюса. В России под это описание идеально подходит Кольский полуостров, Карелия, республика Коми, Якутия, Архангельск и Воркута.

2. Тепло одеться. Скорее всего, на улице холодно, если, конечно, вы не в Австралии или Новой Зеландии.

3. Взять с собой термос с чаем глинтвейном.

4. Выйти из дома поздно ночью. Лучшее время для наблюдений с 21:00 до 3:00.

5. Поехать загород. Выбирайте места вдали от крупных городов и источников света, чтобы улучшить видимость явления.

6. Восторгаться увиденным и пить чай глинтвейн из термоса 🍷

7. Бонусный уровень: делать снимки на фотоаппарат с долгой выдержкой и высокой светочувствительностью. Не забыть взять с собой много батареек, чтобы аппаратура не разрядилась в неподходящий момент.

Точно предсказать северное сияние почти невозможно, но есть специальные сайты с прогнозами, например Aurora Forecast и Aurora Hunters.

Заключение

Надеюсь, мой пост помог почерпнуть что-то новое или освежить уже известное.

Давайте еще раз вспомним, что у нас было в программе сегодня:

• Полярное сияние бывает северным и южным.

• Образуется из-за взаимодействия солнечного ветра и магнитосферы Земли.

• Цветовая палитра зависит от многих факторов, таких как вещества в атмосфере, которые ионизирует солнечный ветер, высота, на которой это происходит, а также активность Солнца – много чего, в общем.

• Люди в древности связывали это явление с духами, а в Средневековье с тухлой рыбой и пришельцами, но Джеймс Кук и Ломоносов помогли нам разобраться в вопросе.

• Благодаря современным сервисам, мы можем предугадать моменты, когда появится северное сияние.

• Чтобы получить максимум удовольствия – подготовьтесь.

  Если пост понравился и был полезным подписывайся на мой канал в телеграм, где ты найдешь еще больше интересного!

Дополнительно

Несколько интересных материалов для тех, кто хочет узнать больше о северном сиянии.

О солнечном ветре

О магнитных бурях

Залипательное видео северного сияния