Полярне ся́йво (), також широко відоме як північне сяйво () та південне сяйво () — оптичне явище світіння окремих ділянок нічного неба в полярних районах, яке швидко змінюється.
Механізм виникнення Полярне сяйво — це явище є світінням розріджених шарів атмосфери на висотах 60—100 км під дією сонячного вітру (потоків протонів та електронів). Заряджені частинки потрапляють в земну атмосферу з космосу і під дією магнітного поля Землі спрямовуються до північного або південного магнітного полюса, де вони входять у верхні шари атмосфери, зіштовхуються з молекулами або атомами газів атмосфери, збуджують їх і змушують їх випромінювати видиме світло.
Виникає у верхніх шарах атмосфери планети під впливом потоків заряджених частинок, які магнітне поле Землі спрямовує до полюсів.
На поверхні Землі такі сяйва спостерігаються на відстані 20—35 ° від магнітних полюсів Землі одночасно на всіх довготах, але з різною інтенсивністю.
На нижчих широтах полярне сяйво зрідка спостерігається під час магнітних бурь, які викликані корональними викидами маси Сонця. Причиною виникнення полярного сяйва на нижчих широтах, ніж зазвичай, також можуть стати магнітні бурі, які викликані викидами корональної маси з Сонця. Це пов'язано із занадто великими, вибуховими викидами плазми і магнітних полів з сонячної корони, які здатні створювати збурення в магнітному полі Землі. Ці збурення, своєю чергою, можуть спричинити полярне сяйво, як це сталося на початку березня 2023 року, коли сяйво можливо було спостерігати на півдні Великої БританіїПівнічне сяйво перемістилося на південь до Великої Британії: причина несподіваного явища. 04.03.2023.
За формами полярне сяйво розрізняють: дифузне сяйво з дугами від однієї точки горизонту до іншої, а також промені, стрічки, корони, плями. Тривалість полярного сяйва — від декількох хвилин до декількох діб. Частота його появи корелює з 11-річним циклом сонячної активності, порою року, 27-денним періодом та магнітною активністю.
Переважне випромінювання — заборонені лінії атомарного кисню (557 нм і 630 нм) і молекулярного азоту (391,4 нм, 427,8 нм, 470,9 нм), які створюють зелено-червону гаму.
Також було виявлено лінії водню серії Бальмера (656,3 нм і 486,1 нм). Енергія випромінювання в невидимій частині спектра суттєво перевищує енергію випромінювання у видимому діапазоні. Зокрема, значна частина енергії випромінюється в ультрафіолетовому діапазоні, але це випромінювання поглинається атмосферою, тож зареєструвати його можна лише з супутників.
Наймасштабніше за останні 500 років полярне сяйво, відповідно до повідомлення NASA, сталося в небі над Північною Америкою та Європою у травні 2024 рокуRecent Northern Lights display may have been strongest in 500 years. // By Vishwam Sankaran. May 21, 2024Наймасштабніше за 500 років: у NASA повідомили про незвичайне полярне сяйво у травні (фото). // Автор: Віра Хмельницька, 21.05.2024, 18:45.
В інфрачервоному діапазоні На початку липня 2023 року, вчені оголосили про виявлення на Землі ще одного виду полярних сяйв. Але, на відміну від добре відомого людству північного сяйва, воно абсолютно непомітне для неозброєного ока. Група вчених з Аризонського державного університету виявила полярні сяйва, що світяться в інфрачервоному діапазоні. Вони виникають у результаті взаємодії заряджених частинок з молекулами вуглекислого газу в атмосфері Землі. За словами вчених, які брали участі у дослідженні, дане відкриття є надзвичайно важливим. Воно не тільки дозволяє знайти нові шляхи вивчення полярних сяйв, але й розширює наші уявлення про те, як взаємодіють космічне середовища та верхні шари атмосфери нашої планетиSatellites uncover 'invisible' auroras glowing in infrared in Earth's atmosphere. // By Briley Lewis. July 5, 2023.
Загальновідомо, що атмосфера Землі подібна до листкового пирога: нижній, найщільніший шар знаходиться біля поверхні (тропосфера, де і відбуваються процеси, що формують погоду), а найтонші шари знаходяться нагорі. Термосфера та іоносфера перекривають одна одну, це два найвищі шари на висоті від 80 до 700 км над поверхнею Землі. Саме тут проходить умовна лінія Кармана, яка визначає край космосу на висоті близько 100 км над Землею, а типові барвисті полярні сяйва виникають на висоті від 100 до 250 км внаслідок зіткнення атомарного кисню з енергетичними частинками з космосу. Нещодавно виявлене нове полярне сяйво є результатом взаємодії з частками вуглекислого газу, що існує у різних шарах атмосфери. Такі полярні сяйва виникають набагато нижче, а саме на висоті близько 90 км. Виявити їх вдалося за допомогою супутника NASA AIRS, атмосферного інфрачервоного зонда на борту супутника спостереження за Землею Aqua. Цей орбітальний апарат було запущено ще 2002 року і з того часу він збирає дані про ЗемлюВчені виявили "невидиме" полярне сяйво на Землі. 05.07.2023, 16:07.
Чорне полярне сяйво В 2021 році вчені зафіксували рідкісне і незвичне явище в атмосфері Землі — чорне полярне сяйво. Воно контрастує з яскравими кольорами традиційного північного та південного сяйва. Явище, походження якого невідоме, створює темні кільця, хвилі та плями. Сяйво виявляється у деяких частинах іоносфери, де рівень негативно заряджених частинок є значно нижчим. Воно виникає за умов, які є протилежними традиційному полярному сяйву, саме тому його інколи називають «анти-сяйвом». Замість того, щоб світитися різноманітними кольорами, як це відбувається під час звичайного сяйва, в цих областях атмосфери спостерігається зворотний ефект, зокрема утворюються темні плями, де електрони відштовхуються від іоносфери в космос, замість того, щоб взаємодіяти з її газамиA new auroral phenomenon, the anti-black aurora. // A.E. Nel, M.J. Kosch, D. Whiter, B. Gustavsson & T. Aslaksen. Scientific Reports, Published: 19 January 2021, Volume 11, Article number: 1829 (2021)Науковці зафіксували аномальне чорне полярне сяйво в атмосфері Землі, походження якого невідоме. 06.12.2024, 6:44 pm.
Інші причини виникнення Окрім магнітних бур, які викликані викидами корональної маси з Сонця, причиною виникнення полярного сяйва також можуть бути ядерні вибухи в космічному просторі. Загалом США провели вже п’ять космічних ядерних випробувань у космосі, найвідоміше з яких відбулося 9 липня 1962 року, коли поблизу тихоокеанського острова Джонстон на Гаваях, в космос на висоту 400 км (250 миль) було запущено ракету «Тор» в рамках проєкту Starfish Prime. Після вибуху ядерного заряду, який мав потужність 1,44 Мт, над Землею утворилося полярне сяйво червоного кольору, яке простягалося через весь Тихий океан і тривало декілька годинЯким буде вибух ядерної бомби в космосі — вчені. // Автор: Ольга Деркач. 15.05.2024, 20:30.
Полярне сяйво на інших планетах Полярне сяйво — явище, характерне не лише для Землі, наявність у планети атмосфери та магнітного поля — достатня умова для виникнення цього явища. Так, наприклад, полярні сяйва вже зафіксовані на ЮпітеріТелескоп «Габбл» зняв фото і відео полярного сяйва на Юпітері. 01.07.2016, 11:25Полярне сяйво Юпітера. // Зреферовано Соломією Кривенко. 08.07.2016, СатурніТелескоп Hubble сфотографував північне сяйво Сатурна. ФОТО. 01.09.2018, 05:39Вітри на Сатурні викликають незвичні полярні сяйва. 09.02.2022, МарсіНа Марсі вперше побачили полярне сяйво неозброєним оком: у чому унікальність відкриття NASA. 15.05.2025, 22:47Космічний апарат NASA Perseverance зафіксував зелене полярне сяйво на Марсі. 16.09.2025, 5:15 pm та НептуніВчені вперше зафіксували полярне сяйво на Нептуні. // Автор: Анна Неволіна. 30.03.2025.
Цікаві факти 12 серпня 2024 року, українськими дослідниками XXIX УАЕ на науковій станції «Академік Вернадський» вдалося вперше за останні 10 років зафіксувати південне полярне сяйво, яке є надзвичайно рідкісним явищем. Геофізики також зафіксували в цей час сильні збурення магнітного поля Землі, що є необхідною умовою для появи полярного сяйваВ Антарктиді полярники "Вернадського" зафіксували рідкісне природне явище: що вони побачили. // Автор: Віра Хмельницька. 14.08.2024, 12:12.
17 вересня 2024, на сайті НАНЦ повідомили про чергове спостереження південного полярного сяйва співробітниками української антарктичної станції «Академік Вернадський» та опублікували фото зі спостережень цього явища.
Див. також Авроральні лінії Власне світіння атмосфери Стів (атмосферне явище) Космічна погода Магнітна буря Список сонячних бур
Джерела
Примітки
Посилання
Аврора (північне сяйво) (обговорення) на Київський клуб аматорів астрономії "Астрополіс"