С высоты в дни новолуния: пермские ученые раскрыли, когда и как любоваться северным сиянием

Во многих российских регионах наблюдается пиковая активность северных сияний. Шанс увидеть завораживающее природное явление в январе есть и у жителей Прикамья. Ближайшие периоды приходятся на промежутки 19-21 и 28-29 января. Ученые Пермского Политеха рассказали URA.RU, как возникают сияния, почему в этом месяце они появляются с такой интенсивностью, а также когда, где и как ими можно и нужно любоваться.

Как появляется полярное сияние

По словам ученых, 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. Магнитное поле Земли защищает нас, отклоняя основную массу солнечных потоков. Но 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. Проще говоря, полярное сияние возникает, когда частицы Солнца долетают до Земли и сталкиваются с газами в нашей атмосфере. Это заставляет их светиться», – объясняет кандидат физико-математических наук и доцент кафедры «Общая физика» ПНИПУ Георгий Вотинов.

Ученые добавляют, что 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 населенные 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.

Цвет полярного 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 километров над Землей. 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 километров. Поскольку для активизации молекулы этого газа требуется больше энергии, такой свет обычно виден в периоды высокой активности, когда поток солнечных частиц особенно силен. 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 километров. Воздух там чрезвычайно разрежен, атомам этого газа не хватает «соседей» для частых столкновений, и они высвобождают энергию медленнее, испуская свет в красной части спектра. 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», — объясняет Георгий Вотинов. 

Ученый добавляет, что 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.

Форма полярного сияния

Внешний вид 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.

По словам ученых, 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. 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. Следующий пик солнечной активности ожидается в 2034-2036 годах.

Правила 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, – поясняет ученый ПНИПУ 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). По словам ученых, рекомендуется искать 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.

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.

Где наблюдать полярное сияние

В январе 2026 года наблюдать полярные сияния можно во многих регионах России. Благоприятными днями для наблюдения станут 19–21 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», — поясняет старший преподаватель кафедры «Общая физика» ПНИПУ Нина Любимова.

«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.