Загадочные фиолетовые радуги, иногда появляющиеся в небесах над приполярными регионами Канады в последние три года, возникли в результате взаимодействия магнитного щита Земли и частиц высокой энергии, проникших глубоко в атмосферу планеты. «Это фиолетовое сияние можно увидеть на Земле с расстояния в несколько тысяч километров от той точки, где оно возникает. Это говорит о том, что оно зарождается где-то в космосе, за пределами атмосферы Земли. Чем больше данных мы накопим по последующим вспышкам такого рода, тем быстрее мы узнаем, как они работают и как они влияют на «космическую погоду», – заявила Лиз Макдональд, астрофизик из Центра космических полетов НАСА в Гринбелте (США).

Полярные сияния являются продуктом взаимодействия магнитосферы Земли и солнечного ветра – потока плазмы и заряженных частиц, который Солнце испускает в космос. Эти частицы движутся вдоль силовых линий магнитного поля планеты, «ножки» которых находятся у полюсов Земли. Благодаря подобному расположению силовых линий заряженные частицы, которые обычно не попадают в атмосферу благодаря этим линиям, свободно проникают в нее у полюсов, сталкиваясь с молекулами азота и кислорода, что и вызывает сине-зеленое свечение, которое мы называем северным сиянием.

В последние годы, как рассказывает Макдональд, фотографы-любители, помогающие НАСА изучать полярные сияния на Земле, начали говорить появлении нового типа вспышек в арктических небесах, которые не похожи ни на одно другое проявление авроры. Начиная с лета 2015 года, над Канадой и другими уголками Арктики стали появляться загадочные фиолетовые «радуги» и «мосты», которые освещают ночное небо на протяжении примерно 20-30 минут и затем исчезают. В общей сложности, добровольцам удалось зафиксировать свыше 30 случаев появления подобного сияния, что привлекло внимание Макдональд и ее коллег по НАСА.

Заручившись помощью нескольких десятков фотографов, ученые два года наблюдали за подобными вспышками, используя не только наземные обсерватории и инструменты, но и флотилию зондов Swarm, запущенную Европейским космическим агентством в 2013 году с Плесецкого космодрома для изучения свойств магнитного поля Земли. В июле 2016 года ученым впервые удалось всесторонне изучить подобные вспышки, и выяснить, что их предполагаемый «прародитель» – скопления протонов высокой энергии – не имеют к ним никакого отношения. Эти фиолетовые сияния, как обнаружили Макдональд и ее коллеги, на самом деле возникали в результате необычного взаимодействия солнечных электронов и магнитного поля Земли.

По словам астрофизиков, подобные вспышки возникают в тот момент времени, когда на Солнце происходит небольшая по силе вспышка, которая приводит к выбросу большого количества заряженных частиц в сторону Земли. Когда эти частицы достигают нашей планеты, они сталкиваются с ее магнитным полем и большинство из них становится прародителями «обычных» северных сияний. С другой стороны, небольшая часть частиц, обладающих достаточно большой энергией, «прорывается» дальше и ниже, и взаимодействует с молекулами нижних слоев атмосферы, формируя узкие пучки ионов оксида азота. Они испускают лучи красного и фиолетового света, а не зеленого и синего, как ионы «чистого» кислорода и азота, что объясняет необычную окраску «фиолетовых радуг» Арктики. Дальнейшие наблюдения за этими потоками частиц, как надеются эксперты НАСА, помогут понять, что именно порождает их и почему они появляются только в те времена, когда за полярным кругом бушует северное сияние.