ются 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.
Водяные смерчи
Водяные смерчи выглядят как торнадо, только над водой. Однако все не так просто: хотя водяные смерчи имеют некоторые признаки торнадо, самый частый их тип – то, что мы называем «смерчем при ясной погоде». Так или иначе, горизонт водной глади, плотное облако над ним и угрожающе вращающийся столб воздуха, соединяющий их вертикально, выглядят очень впечатляюще. Поскольку водяные смерчи образуются над водой, они обычно не наносят особого ущерба; даже если вы в это время плывете на лодке или корабле, вам надо очень постараться, чтобы встать у них на пути, поскольку обычно водяные смерчи довольно невелики. Иногда водяной смерч начинает свой путь над водой, но затем выбирается на сушу. В таком случае его начинают называть смерчем или торнадо в зависимости от особенностей формирования.
Наиболее распространенный тип водяного смерча – это водяной смерч при хорошей погоде, или смерч неторнадного типа, который называется так, потому что, в отличие от торнадо, образуется не из тяжелых грозовых облаков. Эти водяные смерчи обычно довольно тонкие и длинные, скорость ветра в них не превышает 27 м/с, а живут они не более 15 минут. Этот тип водяного смерча во многом похож на пылевой, снежный или огненный вихрь: все они берут начало у поверхности, а затем закручиваются вверх в воронке воздуха, которая в данном случае содержит воду – точнее, водяной пар. Водяные смерчи при хорошей погоде чаще всего возникают в тропиках и субтропиках с августа по октябрь, когда температура морской воды наибольшая. Для их образования требуется очень высокая влажность атмосферы, а чаще всего – еще и перистые облака. Если холодный воздух проходит по поверхности теплой воды, сразу над которой располагается слой теплого воздуха, появляется нестабильность, образуются восходящие потоки воздуха и вращение местных ветров. На поверхности воды появляется темное пятно, из которого со временем образуется каскад. Брызги морской воды начинают подниматься с поверхности и закручиваться вокруг темного пятна. Если условия останутся благоприятными, то в небо вознесется столб вращающегося воздуха и встретится с облаком. Воронка выглядит полой, она покрыта оболочкой водяного пара и может, поднимаясь вверх от воды к облакам, производить весьма внушительное впечатление. Учитывая ее внешний вид, многие считают, что водяной смерч состоит из морской воды, закручивающейся в вихрь. Однако на самом деле это не морская вода, а конденсированная атмосферная, то есть облако. Через некоторое время приток теплой воды прекращается, воронка и каскад исчезают. Хотя водяные смерчи при хорошей погоде обычно довольно слабые, некоторые могут доходить до крупных размеров и представлять опасность для судов или авиации, если этой технике не повезет находиться неподалеку.
Как подсказывает название, эти водяные смерчи более крупные и суровые и образуются так же, как и сухопутный торнадо: большое грозовое облако или система сверхъячейки создает в нижней части облака необходимое для формирования воронки вращение. Как и при образовании обычного торнадо, воронка может спуститься вниз и увеличиться в размере, что сопровождается очень сильными ветрами.
Со временем воронка опускается к водному зеркалу и становится торнадным водяным смерчем с отчетливым каскадом. Хотя на пути любого водяного смерча лучше не оказываться, этот их тип особенно опасен. Они обычно больше, сопровождаются сильными ветрами вплоть до 67 м/с и могут легко повредить лодки и другие плавсредства, которым не повезло попасть под их удар. Но еще более опасными становятся торнадные водяные смерчи, добравшиеся до суши. В этот момент они становятся обычными торнадо и могут нанести существенный ущерб людям и сооружениям.
Торнадный водяной смерч