Противосумеречные лучи сложнее заметить, но они столь же интересны. Это явление наблюдается в то же время, но с другой стороны от горизонта по отношению к Солнцу, в так называемой точке солнечного противостояния. На этот раз снопы света, как кажется, сходятся не за облаком, а на горизонте. Поскольку света недостаточно, эти лучи гораздо более блеклые, так что увидеть их сложно.
Что такое вилли-вилли?
Вы, наверное, думаете: при чем тут вилли-вилли, что это такое и как это странное слово связано с погодой? Тут мы, честно говоря, решили вас немного подразнить, потому что этим словом в Австралии называют пылевой вихрь. Пылевые вихри встречаются по всему миру и носят разные наименования, но слово «вилли-вилли» восходит к мифу австралийских аборигенов и обозначает различных духов.
Что же это такое? Выглядят вилли-вилли как торнадо, но сразу отметим, что это не одно и то же. Вилли-вилли и близко не обладают разрушительной мощью торнадо (хотя некоторые могут быть довольно сильными). Их сходство с торнадо заканчивается на том, что то и другое – погодные явления, связанные с вертикально ориентированным столбом ветра. Но если для появления торнадо из нижней части облака требуется грозовая сверхъячейка, то пылевые вихри (известные также как «пыльные дьяволы») появляются безо всяких облаков и образуются на поверхности земли. Ветер образует вихри и захватывает пыль, унося ее в небо.
Один из ключевых ингредиентов пылевого вихря – это… пыль. Неудивительно, что чаще всего пылевые вихри случаются в пустынях или других засушливых местах, где почва очень сухая. В жаркий день сухая земля может стать очень горячей, в результате чего начинают формироваться сильные восходящие потоки воздуха. Поднимаясь, воздух начинает вращаться вокруг вертикальной оси, а с дальнейшим набором высоты формирует высокий столб – как фигурист, вытягивающий руки вверх, чтобы крутиться быстрее. Этот столб вращающегося воздуха переносит пыль, и так образуется пылевой вихрь. Пока горячий воздух активно поступает в нижнюю часть вращающейся воронки, пылевой вихрь продолжает существовать и даже усиливается. С набором высоты горячий воздух остывает, опускается на землю, так что знакомая форма воронки поддерживается. Со временем доступ горячего воздуха неизбежно прекращается, а когда в воронку начинает поступать более холодный воздух, она довольно быстро распадается.
Пыльные дьяволы, как правило, невелики: вихри обычно имеют в диаметре всего несколько метров, да и вверх поднимаются не более чем на сотню метров. Скорость ветра в них составляет примерно 18–22 м/с, так что особого ущерба они не наносят. Однако иногда образуются очень большие вихри, которые доходят в диаметре до сотни метров и поднимаются в воздух метров на триста. В этих редких случаях скорость ветра может составлять 27–34 м/с, и вихрь не распадается довольно долго. Тогда может быть нанесен определенный ущерб строениям, а некоторые пылевые вихри могут даже привести к травмам людей.
Не надо быть метеорологом, чтобы догадаться, что снежный вихрь, или «сноунадо», как их порой называют, во многом напоминает пылевой вихрь, но состоит из снега. Нужно сделать оговорку, что, хоть второе название снежного вихря и образовано от слова «торнадо», это не смерч и не торнадо. Просто еще одна вращающаяся воронка из воздуха и снега, поднимающаяся с поверхности земли. Это явление чрезвычайно редкое – зафиксировать на камеру удалось лишь несколько случаев. Метеорологические процессы, приводящие к его образованию, несколько более сложны, чем в случае с пылевыми вихрями: должно сойтись сразу несколько предпосылок.
Снежный дьявол, так же как и пыльный, создается восходящими потоками воздуха близ поверхности земли, но если в пылевых вихрях восхождение воздуха вызвано нагреванием поверхности, то здесь причина в образовании почти у самой поверхности земли столба холодного воздуха. Так создается разность температур сравнительно более теплого воздуха у поверхности и холодного воздуха наверху, в результате чего теплый воздух начинает подниматься снизу. Однако для создания снежного вихря требуется также некий ветровой сдвиг в нижней части атмосферы, где с высотой меняется скорость ветра или его направление. Воздух начинает вращаться и поднимать с собой мельчайшие частички снега – они и делают видимым весь воздушный столб. Снежные вихри видны на протяжении довольно небольшого времени и, подобно пылевым вихрям, обычно не наносят ущерба людям или сооружениям.
Представьте себе! Если один из этих вращающихся столбов воздуха охвачен огнем, то получается огненный вихрь, он же огненный дьявол или «файрнадо», как его иногда называют. Это очень впечатляющие вихри из пепла и огня – настоящая беснующаяся стихия. В данном случае резкие восходящие потоки воздуха образуются из-за сильного жара на горящей поверхности, где температура может превышать 1000°C. Поскольку температура поверхности выше, чем при образовании пылевых столбов, огненный вихрь обычно формирует более плотный и яростный столб, который вздымается выше в небо. Чаще всего они образуются во время лесных пожаров при наличии сильного ветра. Пожары и сами служат причиной сильного ветра, в результате формируется ветровой сдвиг, который и способствует образованию вихря.
Северное сияние
Возможно, вы один из тех везунчиков, которым удалось увидеть северное сияние своими глазами. Для многих из нас эта мечта находится на одном из первых мест в списке желаний, например, для Саймона (Клэр повезло – она его уже видела). Зеленые, пурпурные, а иногда и красные сполохи, танцующие в ночном небе, кажутся настоящим волшебством.
Северное сияние по-научному именуется Aurora Borealis и по большей части наблюдается в районе Северного полярного круга. В Южном полушарии ему соответствует южное сияние – Aurora Australis. Технически никакой разницы между ними нет, но легко убедиться, что северное сияние более популярно. Дело в том, что близ Северного полярного круга просто больше суши, а потому и больше шансов приехать в какое-нибудь населенное место и увидеть там северное сияние. В районе же Южного полярного круга только Южный океан, так что, если только южное сияние не простирается на север до Новой Зеландии, Аргентины или Фолклендских островов, возможностей его увидеть практически нет.
Сияние вызывается взаимодействием заряженных частиц – электронов, испускаемых Солнцем, с магнитным полем и атмосферой Земли. Магнитное поле Земли устроено сложно, но в целом можно сказать, что оно ведет себя примерно так же, как обычный магнитный брусок, ориентированный с юга на север: по этой оси течет электрический ток, который с полюсов уходит в космическое пространство. На поверхности Солнца наблюдаются значительные выбросы плазмы, которая несет с собой множество заряженных частиц. Если Земля оказывается на пути этих частиц, ее магнитное поле их притягивает. Далее они неизбежно начинают двигаться в сторону Северного и Южного полюсов.
Когда в верхнюю часть атмосферы Земли (мезосферу и термосферу – 80–640 км) поступают миллиарды высокозаряженных солнечных частиц, происходит их столкновение с атмосферными газами. В результате взаимодействия газы возбуждаются и испускают фотоны – небольшие сгустки энергии в форме света. Когда энергии фотонов накапливается достаточно, она высвобождается, и мы видим, как в небе танцует северное сияние. Разные цвета, которые мы наблюдаем в этом случае, зависят от того, какие газы принимали участие в процессе, а это, в свою очередь, определяется высотой образования сияния.
Самые частые цвета – зеленый и красный. Они обусловлены молекулами кислорода в атмосфере нашей планеты. На высоте 90–100 км кислород дает ярко-зеленый и желтоватый цвета, которые мы и видим. Кислород на гораздо большей высоте, 320–350 км, дает красное свечение, поскольку возбуждается солнечной энергией. Молекулы азота, также присутствующие в воздухе, тоже возбуждаются: испускаемые ими фотоны дают красное и пурпурное свечение. Конечно, вы можете одновременно увидеть зеленые, желтые, красные и пурпурные сполохи в зависимости от того, сколько энергии заключенов сиянии, и как сочетаются друг с другом волны разной длины. Хотя великолепную картину полярного сияния можно увидеть и невооруженным глазом, те, кто умеет правильно фотографировать, могут сделать так, что значительно более яркими будут другие цвета, соответствующие волнам совершенно иной длины. Вот почему иногда фотографии полярных сияний выглядят значительно эффектнее, чем то сияние, которое вы наблюдали собственными глазами.
Мы уже писали, что южное полярное сияние можно увидеть в Южном океане, а вот на суше удобных мест для наблюдения за ним значительно меньше, чем в Северном полушарии. В целом можно отметить, что чем ближе к полярному кругу, тем лучше. Однако нельзя и говорить о том, что в низких широтах Европы и Северной Америки увидеть северное сияние невозможно: все зависит от силы ветра. Зима в каждом из полушарий – лучшее время для наблюдений, поскольку в это время темные ночи длиннее, и шансов увидеть сияние больше. В Северном полушарии сезон наблюдений обычно длится с октября по май. Кроме того, надо отправиться куда-то, где достаточно темно: световое загрязнение в городах и крупных населенных пунктах способно сильно помешать наблюдениям.
Конечно же, да! Сияния сильно зависят от выбросов Солнцем заряженных частиц. Наше понимание Солнца, наблюдение за ним и космосом в целом, сильно выросло за последнее десятилетие. За поверхностью Солнца постоянно следят спутники, так что мониторинг солнечной активности ученые ведут непрерывно. Один из таких спутников носит название Advanced Composition Explorer (ACE) и находится примерно в 1,5 млн км от Земли в сторону Солнца. Он следит за выбросами коронального вещества на поверхности Солнца, вспышками на Солнце и регистрирует геомагнитную активность в режиме реального времени. Когда на Солнце фиксируется выброс коронального вещества, солнечный ветер достигает Земли максимум за трое суток. Специалисты по солнечной активности могут спрогнозировать сияние в этих временных рамках. Один из методов предсказаний, который они используют для вычисления силы геомагнитной активности, достигающей атмосферы Земли – это Kp-индекс, планетарный показатель магнитной активности. Он отслеживается в реальном времени по наблюдениям нескольких параметров и может иметь величину от 0 (активность почти отсутствует) до 9 (сильная буря). Чем выше это число, тем больше шансов увидеть сияние даже в низких широтах. Рассмотрим, например, рисунок ниже: буря с Kp=5 будет достаточно сильна, чтобы сияние увидели даже на севере Англии и в Уэльсе. Также следует отметить, что чем выше Kp, тем больше последствий для земных систем связи и линий электропередач.