Kodėl šiaurės pašvaistė skirtingų spalvų (Foto) ()
Kai pašvaistė pakankamai ryški, spalvos aiškiai matomos plika akimi.
© United States Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang (Atvira licencija) | https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aurora_borealis_over_Eielson_Air_Force_Base,_Alaska.jpg
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Pašvaistės atsiranda dėl įkrautų Saulės dalelių sąveikos su Žemės magnetiniu lauku ir atmosfera. Jos gali būti įvairių spalvų, tačiau vyrauja žali ir raudoni atspalviai. Mėlyna ir violetinė gali pasitaikyti rečiau.
Priklausomai nuo to, su kokiais cheminiais elementais sąveikauja žvaigždės plazma, atsiranda tam tikros spalvos švytėjimas.
Dažniausiai pašvaistes galima pamatyti tik netoli ašigalių, tačiau dėl galingų X klasės žybsnių jos buvo matomos net Ukrainoje, nors ir ne visose vietovėse.
Ось такий вийшов виїзд pic.twitter.com/tKRSphtnY0
— Марат Маратенко (@marat76239) May 10, 2024
Didžiąją dalį mūsų atmosferos nuo įkrautų dalelių antplūdžio saugo Žemės magnetinis laukas. Tačiau netoli ašigalių jos gali prasiskverbti į vidų ir sukelti chaosą. Žemės atmosferoje yra apie 20 % deguonies ir 80 % azoto, su vandens, anglies dioksido (0,04 %) ir argono pėdsakais.
Kai didelio greičio elektronai iš įprasto saulės vėjo atsitrenkia į deguonies molekules (O2) viršutinėje atmosferoje, jie jas suskaido į atskirus atomus. Ultravioletinė šviesa iš Saulės taip pat daro tą patį, o susidarę deguonies atomai gali reaguoti su O2 molekulėmis ir sudaryti ozoną (O3) – molekulę, kuri veikia kaip storas apsaugos sluoksnis nuo žalingos ultravioletinės spinduliuotės.
|
Tačiau šiaurės pašvaistės atveju, kai dalelių srautas iš saulės blyksnio padidėja šimtus kartų, susidarę deguonies atomai yra sužadintos būsenos. Tai reiškia, kad atomuose esantys elektronai yra nestabilūs ir gali skleisti energiją kaip šviesą.
Kaip susidaro žalia šviesa?
Fejerverkai yra geras pavyzdys, kaip skirtingų elementų atomai, įgavę energijos, skleidžia skirtingų spalvų šviesą. Taip pat matome, kad liepsna gali būti skirtingų spalvų, kai deginamos skirtingos medžiagos. Tas pats principas veikia ir čia. Vario atomai skleidžia mėlyną šviesą, bario atomai – žalią, o natrio atomai – geltonai oranžinę šviesą, kurią galbūt matėte ir senuose gatvių žibintuose. Ši spinduliuotė yra kvantinės mechanikos dalis ir vyksta labai greitai.
Kai natrio atomas yra sužadintoje būsenoje, jis joje išbūna tik apie 17 milijardinių sekundės dalių, kol išskiria geltonai oranžinį fotoną. Tačiau deguonis yra kitas reikalas. Jis nereaguoja taip greitai ir neturi kvantinėje mechanikoje „leidžiamų būdų“ reaguoti taip, kad skleistų šviesą, kaip teigia mokslininkai. Tačiau gamta rado būdą.
Žalia šviesa, dominuojanti pašvaistėje, skleidžiama deguonies atomų, kurie keičiasi iš vienos būsenos (1S) į kitą, vadinamą „atsipalaidavimo“ būsena (1D). Šis procesas apima elektrono šuolį į kitą orbitą, o tai mažai tikėtinas įvykis, todėl mokslininkai sugalvojo terminus „draudžiamas“ ir „leidžiamas“ (labiau tikėtinam) procesui.
Eagle Aurora over Norway 🦅 pic.twitter.com/ozKa2ki1cV
— Space 8K (@uhd2020) May 10, 2024
Tai gana lėtas procesas, vidutiniškai trunkantis beveik visą sekundę. Perėjimas yra toks lėtas, kad paprastai jis nevyksta esant tokiam oro slėgiui, kokį matome žemės lygyje, nes sužadintas atomas prarastų energiją susidūręs su kitu atomu, kol dar nespėtų išspinduliuoti žalio fotono. Tačiau viršutinėje atmosferos dalyje, kur oro slėgis yra mažesnis ir yra mažiau deguonies molekulių, jos turi daugiau laiko, kol susiduria viena su kita ir turi galimybę išspinduliuoti fotoną.
Dėl šios priežasties mokslininkams prireikė daug laiko, kad išsiaiškintų, jog žalia pašvaistės šviesa sklinda iš deguonies atomų. Geltonai oranžinis natrio švytėjimas buvo žinomas jau 1860-aisiais, tačiau tik 1920-aisiais Kanados mokslininkai atrado, kad žalią pašvaistės spalvą sukelia deguonis.
Kas sukelia raudoną šviesą?
Raudona šviesa yra ne mažiau įdomi nei žalia. Išspinduliavęs žalią fotoną, deguonies atomas atsiduria dar vienoje sužadintoje būsenoje ir neturi galimybės pereiti į „atsipalaidavusią“ būseną. Vienintelė išeitis – dar vienas „uždraustas“ perėjimas (į 3P būseną), kuris skleidžia raudoną šviesą.
Absolutely biblical skies in Tasmania at 4am this morning. I’m leaving today and knew I could not pass up this opportunity for such a large solar storm. Here’s the image. I actually had to de-saturate the colours. Clouds glowing red. Insane. Shot on Nikon. Rt appreciated pic.twitter.com/210hlkmoeg
— Sean O' Riordan (@seanorphoto) May 10, 2024
Šis perėjimas yra dar lėtesnis. Kad jis įvyktų, deguonis turi būti 1D būsenoje maždaug dvi minutes, kol galiausiai gali skleisti raudoną šviesą. Kadangi tai užtrunka taip ilgai, raudona šviesa atsiranda tik dideliame aukštyje, kur susidūrimai su kitais atomais ir molekulėmis yra nereikšmingi dėl mažos deguonies koncentracijos.
Be to, kadangi deguonies yra labai mažai, raudona šviesa dažniausiai atsiranda tik intensyviose pašvaistėse.
Štai kodėl raudona šviesa atsiranda virš žalios. Nors abi jos atsiranda dėl uždrausto deguonies atomų „atsipalaidavimo“, raudona šviesa skleidžiama daug lėčiau ir turi didesnę tikimybę, kad ją užgesins susidūrimai su kitais atomais mažesniame aukštyje.
To say I am blown away is an understatement, What a night! Glastonbury Tor and the Aurora...incredible. pic.twitter.com/lnAXInVzC8
— Michelle Cowbourne (@Glastomichelle) May 10, 2024
Nors žalia yra labiausiai paplitusi pašvaisčių spalva, o raudona yra antra pagal dažnumą, yra ir kitų spalvų. Visų pirma, jonizuotos azoto molekulės, kuriose trūksta elektrono ir kurios turi teigiamą elektros krūvį, gali skleisti mėlyną, violetinę ir raudoną šviesą. Dėl to nedideliame aukštyje tai gali sukurti violetinį atspalvį.
Visas šias spalvas galima matyti plika akimi, jei pašvaistė yra pakankamai ryški. Tačiau fotoaparato matrica jas užfiksuoja didesniu intensyvumu.
Tai lemia dvi priežastys:
Pirma, fotoaparatai turi ilgos ekspozicijos galimybę, o tai reiškia, kad jie gali praleisti daugiau laiko rinkdami šviesą vaizdui sukurti nei mūsų akys. Dėl to jie gali sudaryti vaizdus esant silpnai šviesai.
Antra priežastis yra ta, kad mūsų akių spalvų jutikliai tamsoje neveikia labai gerai. Todėl esant silpnam apšvietimui mes linkę matyti nespalvotus vaizdus. Fotoaparatai neturi šio apribojimo.
Aurora Borealis by the Golden Gate Bridge in San Francisco
— Jane Manchun Wong (@wongmjane) May 11, 2024
🌉🌌 pic.twitter.com/PyEs9KcKuK
Tačiau nesijaudinkite. Kai pašvaistė pakankamai ryški, spalvos aiškiai matomos plika akimi.
![[ŽT] „Vos vos laikosi.“ Didžiulis smūgis į „Starlink“. Skelbia netikėtą naujieną](/photo/202405/14/16/thumb_100714__Capture.JPG)
