Природная акустика: как звучит полярное сияние
Почти незаметные, эти звуки были слышны только во время самых ярких проявлений полярного сияния, и свидетели описывают их как шум далекого водопада или слабый трек помех. Новые данные свидетельствуют о том, что звуки возникают высоко в атмосфере, даже когда мы их не слышим — и более того, когда мы даже не видим северного сияния.
Инженеру-акустику Унто Лайне из Университета Аалто в Финляндии удалось записать эти странные хлопающие звуки в небе ночью, когда не было никаких световых феноменов. «Это отменяет аргумент о том, что звуки северного сияния чрезвычайно редки и что северное сияние должно быть исключительно ярким и живым», — утверждает Лейн.
Звучание северного сияния долгое время было загадкой. Ученые знают об их существовании уже больше века, но только в 2012 году записи, сделанные Лайном и его коллегами, окончательно подтвердили, что звуки были реальными. Исследователи также определили, откуда исходят звуки: они возникают на высоте от 70 до 100 метров, что на удивление маленькая дистанция
Что такое полярное сияние
Полярные сияния возникают, когда частицы солнечного ветра сталкиваются с магнитосферой Земли, а затем ускоряются вдоль линий магнитного поля, где своеобразным дождем падают в верхние слои атмосферы. Там они взаимодействуют с атмосферными частицами, создавая мерцающие огни, танцующие по небу.
В особенно холодные, ясные и безветренные ночи над неглубоким слоем холодного воздуха в нижней части атмосферы образуется слой более теплого воздуха. В этих двух слоях могут накапливаться противоположные электрические заряды; когда геомагнитные возмущения, возможно, вызванные полярным сиянием, распространяются вниз через атмосферу, это может вызвать электрический разряд между слоями, который издает некоторый шум.
Ученые попытались исследовать это явление еще глубже. Рядом с деревней Фискарс команда установила свое записывающее оборудование, чтобы слушать хлопающие и потрескивающие звуки, исходящие из атмосферы.
Затем наблюдения были сопоставлены с измерениями геомагнитной активности, проведенными Финским метеорологическим институтом. В целом команда собрала библиотеку из сотен звуков-кандидатов, из которых 60 самых сильных были связаны с изменениями в магнитном поле Земли.
«Используя геомагнитные данные, которые были измерены независимо, можно предсказать, когда в моих записях появятся звуки полярного сияния с точностью до 90%», — утверждает Лейн.
Работа предполагает, что, вероятно, существует причинно-следственная связь между звуками полярного сияния и геомагнитной активностью, при этом разные типы активности производят разные звуки.
Процессы, которые производят эти звуки, также отличаются от процессов, которые производят полярные сияния; однако, поскольку оба они вызваны геомагнитной активностью, они могут появляться вместе.
Новая работа показывает, что они не обязательно должны совпадать. Многие полярные сияния наблюдались в отсутствие звуков северного сияния; теперь авроральный звук наблюдался в отсутствие аврорального света.
«Это был самый большой сюрприз!» — говорит Лайне.
«Звуки гораздо более распространены, чем кто-либо думал, но когда люди слышат их без видимого северного сияния, они думают, что это просто треск льда или, может быть, собака или какое-то другое животное».
Однако мы можем продолжать использовать термин «авроральный звук» из-за исторической предполагаемой связи между ними, говорит Лейн.