Поларна светлина

Поларна светлина (латински: aurora) — природна појава на светлина на небото, особено во поларните региони, предизвикана од судирот на наелектризираните честички под влијание на магнетното поле на Земјата. Поларната светлина обично се забележува ноќе, а настанува во јоносферата. Таа е позната и како поларна аврора или колективно, како поларни светлини (аурори). Овие феномени обично се видливи помеѓу 60 и 72 степени северна и јужна географска ширина, со што се ставаат во рамките на Северниот и Јужниот Поларник. Поларните светлини настануваат подлабоко во поларните региони, но тие се реткост и често се невидливи за голо око.

Слики од северната и јужната поларна светлина.

На Северниот Пол овој ефект е познат како aurora borealis (или северна светлина), наречена по Аврора, римската божица на зората и старогрчкиот назив за северниот ветер, Бореј. Поларната светлина во близина на магнетното поле може за се забележи високо над Земјата, но гледано од поголема далечина, таа го осветлува северниот хоризонт со зеленикав сјај или понекогаш со бледо црвена боја, па изгледа како Сонцето да изгрева од необична насока. Оваа светлина обично се јавува за време на рамнодениците. Низ историјата ѝ се давале голем број имиња. Крите (домородcки народ во Америка) овој феномен го нарекле "танцот на духовите". Во Европа, во средниот век се верувало дека поларните светлини биле знак од Бога.

Нејзината јужна двојничка, aurora australis (или јужна светлина), има слични својства и е видлива во јужните географски широчини на Антарктикот, Јужна Америка и Австралија.

Поларните светлини може да се забележат насекаде низ светот и на други планети. Тие се повидливи поблиску до магнетните полови на Земјата поради подолгите периоди на темнина и магнетното поле.

Современите прирачници за стилови препорачуваат имињата на метеролошките феномени, како што е аврора бореалис, да не се пишуваат со голема почетна буква.

Механизам на поларната светлина

Поларните светлини настануваат како резултат на фотоните во горниот дел на атмосферата на Земјата, над 80 км (50 милји), поради јонизираните атоми на азот кои апсорбираат електрони, и атомите на кислород и азот кои преминуваат од возбудена состојба (состојба на висока енергија), во основна состојба (состојба на ниска енергија). Тие се јонизирани или се во возбудена состојба поради судирот со честичките од сончевиот ветер, упатени и забрзани кон магнетното поле на Земјата при што возбудената состојба се губи со емисиите на фотони во светлината, или со судир со други молекули.

Емисии на кислород

• Појава на зеленикаво - црвена светлина, во зависност од количината на апсорбирана светлина.

Емисии на азот

• Појава на сина или црвена светлина. Светлината е сина ако атом се здобие со електрон откако ќе биде јонизиран. Црвена ако атомот премине од возбудена во основна состојба.

Кислородот е необичен во поглед на преминувањето во основна состојба: за три четвртини од секундата може да емитува зелена светлина, а за најмногу две минути црвена. Судирот со други атоми или молекули може да предизвика апсорбирање на возбудената (висока) енергија и да спречи емисија. Бидејќи во самата височина на атмосферата има понизок процент на кислород и тој е ретко распределен, ретко се случуваат вакви судири кои би овозможиле појава на емисија на црвена светлина. Судирите стануваат почести во пониските делови на атмосферата, па така нема време да се појават црвените емисии, а понекогаш дури и емисиите на зелена светлина се спречуваат.

Ова е причината зошто на различна височина се јавува различна боја. На голема височина доминира црвената боја од кислородот, потоа се зелената боја од кислородот и сината/ црвената боја од азотот и на крај сината/ црвената боја од азотот кога судирите спречуваат кислородот да емитува каква било светлина. Зад овие светлини има розова боја, мешавина од црвената и зелената светлина, придружена со чиста црвена боја, жолта (мешавина од црвена и зелена) и на крај чиста сина боја.

Поларните светлини се придружени со сончевиот ветер и проток на јони кои континуирано доаѓаат од Сонцето. Магнетното поле на Земјата ги заробува овие честички, од кои многу патуваат и се забрзуваат кон Земјата. Судирите помеѓу овие јони и атомите и молекулите во атмосферата предизикуваат енергијата да се ослободува во облик на поларна светлина во големи кругови околу половите. Поларните светлини се почести и појасни при интензивната фаза на сончевиот циклус, кога настануваат експлозии на материјата во сонцето загрена до повеќе од милион степени со што се интензивира и сончевиот ветер. Гледано од вселената, овие огнени завеси образуваат тенки прстени во облик на тонзура на калуѓер.

Облици и магнетизам

Обично поларните светлини се појавуваат или како распрскан сјај или како „завеси“ кои најчесто се шират во источно - западен правец. Понекогаш образуваат „совршен светлосен лак“, а други пак („активна поларна светлина“) постојано се менуваат. Секоја завеса се состои од многу паралелни зраци, секој подреден според локалната насока на линиите на магнетното поле, со што покажуваат дека магнетното поле на Земјата ги образува поларните светлини. Навистина, сателитите покажуваат дека електроните се насочуваат според линиите на магнетното поле, извиткувајќи се околу нив додека се движат кон Земјата.

Сличноста на завесите често се зголемува со наборите наречени „избраздини“. Кога линијата на магнетното поле водејќи до светли точки на поларната светлина доведува до точка директно над набљудувачот, поларната светлина може да изгледа како „корона“ од разидени зраци, односно ефект на перспектива.

Иако за првпат било споменато од страна на грчкиот антички истражувач/ географичар Питеј, Целзиус и Олоф Х. во 1741 година први опишале доказ за контролата на магнетното поле, имено, се појавувале големи магнетни промени секогаш кога поларната светлина била набљудувана одозгора. Ова укажува на фактот дека полраната светлина е придружена со голема електрична енергија, која протекува во регионот од каде се појавува поларната светлина (ова подоцна било увидено).

На 26 февруари 2008 гонина, сондата ТХЕМИС (THEMIS- сонда на НАСА) за првпат беше во можност да го утврди почетокот на нарушувања во магнетосферата на Земјата (бури во магнетосферата). Две од пет сонди беа поставени на оддалеченост од приближно една третина од Месечината, мерејќи случувања кои покажуваат дека магнетната реконекција настанува 96 секунди пред интензивирање на поларната светлина. Д-р Василис Ангелопоулос на Универзитетот на Калифорнија во Лос Анџелес, главниот истражувач во мисиите на НАСА потврди: „ Нашите податоци за првпат и јасно покажуваат дека магнетната реконекција е предизвикувачот“.

Повеќе докази за магнетната поврзаност даваат статистичките податоци од истражувањата за поларната светлина. Елијас Лумис (1860 година), а подоцна и подетално Херман Фриц (1881 година) утврдиле дека поларната светлина се појавува главно во „зоната на поларна светлина“, регион во облик на прстен со полупречник од околу 2.500 км околу магнетното поле на Земјата. Таа едвај се забележува во близина на географскиот пол, кој се наоѓа на оддалеченост од 2.000 км од магнетното поле. Моменталното ширење на поларните светлини (аурорен овал/ овал на поларна светлина) е малку поинакво, сместено околу 3 до 5 степени од магнетното поле на ноќната страна на планетата, со што лаковите на поларната светлина се шират кон екваторот околу полноќ и најдобро можат да се забележат ова време.

Сончев ветер и магнетосфера

Земјата постојано е под влијание на сончевиот ветер, проток на топла плазма (гас од слободни електрони и позитивни јони) која Сонцето ја емитува во сите правци и е резултат на двата милиони степени топлина од најнадворешниот слој на Сонцето, короната. Сончевиот ветер обично достигнува до Земјата со брзина од околу 400 км/ с, густина околу 5 јони/ цм3 и силата на магнетното поле од околу 2 до 5 нт (нанотесли, полето на површината на Земјата е околу 30.000 до 50.000 нт). Ова се типични вредности. Особено за време на магнетни бури, протоците може да бидат побрзи за неколкупати, а меѓупланетарното магнетно поле (ММП) може да биде многу посилно.

ММП потекнува од Сонцето, поврзано со полето на сончеви дамки, а неговите магнетни линии се шират со сончевиот ветер. Сончевиот ветер би имал тенденција овие линии да ги постави во правец Земја- Сонце, но ротацијата на Сонцето ги искосува за околу 45 степени, така што линиите кои поминуваат низ Земјата всушност започнуваат во близина на западната приферија на видливиот дел од Сонцето.

Магнетосферата на Земјата е образувана со влијанието на сончевиот ветер врз магнетното поле на Земјата. Тоа образува пречки за сончевиот ветер. Ширината на магнетосферата напоредно со Земјата обично изнесува околу 190.000 км, а на ноќната страна долга „магнетна опашка“ на развлечени линии на магнетно поле се протега на огромна далечина.

Магнетосферата е полна со јони кои се заробени како што сончевиот ветер минува низ Земјата. Пречките во сончевиот ветер го зголемуваат овој проток на јони. Остатокот се движи заедно со линиите на магнетното поле и на крајот се забрзуваат кон половите и се одговорни за промените во поларната светлина.

Честота на појавување

Поларните светлини повремено се забележуваат во умерените географски широчини, кога магнетната бура повремено го шири кругот на поларната светлина. Големите магнетни бури се најчести за време на врвот на единаесетгодишниот циклус на активностите на сончевите дамки или за време на три години по тој врв. Сепак, во рамките на зоната на поларната светлина, веројатноста за нејзиното појавување најмногу зависи од закосеноста на линиите на меѓупланетарното магнетно поле (закосеноста е позната како Bz), кои се поголеми на јужниот дел.

Геомагнетните бури, кои ги „распалуваат“ поларните светлини, всушност се случуваат почесто за време на месеците на рамноденици. Не се знае зошто геомагнетните бури се поврзани со годишните времиња, а не се поврзани со поларната активност. Но, се знае дека за време на пролет и есен, меѓупланетарното магнетно поле и она на Земјата се поклопуваат. За време на магнетопаузата, магнетното поле на Земјата е ориентирано кон север. Кога закосеноста на линиите на меѓупланетарното магнетно поле станува поголема и негативна (односно ММП се закосува јужно), може да се јави делумен застој на магнетното поле на Земјата. Јужно насочените линии на меѓупланетарното магнетно поле отвораат „врата“ преку која енергијата од сончевиот ветер може да достигне до внатрешноста на магнетосферата на Земјата.

Врвот на закосеноста на линиите на меѓупланетарното магнетно поле во ова време е резултат на геометрија. Меѓупланетарното магнетно поле произлегува од Сонцето и се придвижува на надвор со помош на сончевиот ветер. Ротацијата на Сонцето ја предизвикува спиралниот облик на меѓупланетарното магнетно поле. Јужното и северното придвижување на линиите на меѓупланетарното магнетно поле е најголемо во април и октомври, кога магнетната диполарна оска на Земјата е најблиску до Паркеровата спирала.

Сепак, линиите на меѓупланетарното магнетно поле не се единственото влијание на геометриската активност. Оската на вртење на Сонцето е закосена за 8 степени во соодветност со рамнината на Земјата. Сончевиот ветер дува побрзо од половите на Сонцето отколку од неговиот екватор, па оттука просечната брзина на честичките кои удираат во магнетосферата на Земјата се зголемува и опаѓа на секои шест месеци. Брзината на сончевиот ветер е најголема околу 5 септември и 5 март (во просек околу 50 км/с) кога Земјата се наоѓа во најголемата хелиографска ширина.

Сепак, ниту закосеноста на линиите на меѓупланетарното магнетно поле, ниту сончевиот ветер не можат целосно да го објаснат годишното однесување на геомагнетните бури. Тие фактори заедно придонесуваат само за една третина од набљудуваните полугодишни варијации.

Појави на поларна светлина од историско значење

Поларните светлини кои произлегуваат од „големата геомагнетна бура“ на 28 август и 2 септември 1859 година, се сметаат за најспектакуларни во последите години на пишаната историја. Балфор Стјуарт, на 12 ноември 1861 година, во својот труд до Кралското друштво (Ројал Сосаети) ги опишал двете случувања на поларната светлина со помош на магнетограф од Кју опсерваторијата и ги поврзал бурата на поларната светлина од 2 септември 1859 година и Карингтон- Хоџсон одблесокот кога забележал дека „не е невозможно да се претпостави дека во овој случај нашето светлечко тело беше фатено на дело“. Втората случка на поларна светлина на 2 септември 1859 година настанала како резултат на исклучиво интензивна Карингтон- Хоџсон бела светлина од сончев одблесок кој на 1 септември 1859 година произвел поларни светлини толку необични и сјајни што веднаш биле објавени во весниците во САД, Европа, Јапонија и Австралија. Во „Њујорк Тајмс“ било објавено дека во петокот на 2 септември 1859 година во Бостон поларната светлина „ била толку брилијантна што околу 01:00 часот наутро можело слободно да се чита весник на светлината.“ Помеѓу 1859 и 1862 година Елијас Лумис објавил девет трудови за поларните светлини во „American Journal of Science“ во кои собрал извештаи за поларните светлини од целиот свет. Се смета дека поларната светлина настанала како резултат на најинтензивната експлозија на материјата во сонцето во историјата, јачина кој е најблиску до максималната јачина што може да ја произведе Сонцето. Значаен е и фактот дека за првпат феноменот на активноста на поларната светлина и електрицитетот биле несомнено поврзани. Овој увид бил овозможен не само поради мерењата на магнетометарот, туку и како резултат на значаен дел на телеграфски линии кои биле во употреба на околу 125.000 милји (201.000 км), а за време на бурата биле прекинати неколку часа. Сепак, некои телеграфски линии биле на соодветна должина и ориентација за да произведат доволно геомагнетна индуцирана струја од електромагнетното поле за да се овозможи континуирана комуникација помеѓу операторите дури и кога напојувањето било исклучено. На 2 септември 1859 година се случил следниов разговор помеѓу двата оператори на „Американ телеграф лајн“: Бостон и Портланд, Мејн, а бил објавен во „Бостон травелер“:

Бостон операторот (до операторот на Портланд): „Ве молиме целосно исклучете ја вашата батерија (изворот на енергија, напојување) на петнаесет минути.“ Операторот на Портланд: „Секако. Сега е исклучена.“ Бостон: „Нашата е исклучена и работиме со струјата од поларната светлина. Како го примате мојот допис?“ Портланд: „Подобро отколку кога батериите се вклучени. Струјата доаѓа и оди постепено.“ Бостон: „Нашата струја е многу силана од време на време, а можеме да работиме подобро без батериите. Како што изгледа, поларната светлина ги неутрализира и зголемува батериите наизменично, правејќи ја електричната енергија премногу силна за нашите магнети. Претпоставувам дека ќе работиме без батериите додека сме погодени од оваа неволја.“ Портланд: „Одлично. Да продолжам со работа?“ Бостон: „Да. Продолжи.“ Разговорот бил воден околу два часа без употреба на никакво напојување, работејќи само на струјата произведена од поларната светлина и било кажано дека ова е првпат да се регистрираат повеќе од еден или два збора пренесени на ваков начин. Ваквите настани доведоа до општ заклучок дека:

„Ефектот на поларната светлина врз електричниот телеграф генерално ја зголемува или намалува електричната струја во жиците. Понекогаш целосно ги неутрализира, па всушност нема никаков проток во нив. Поларната светлина (аврора бореалис) изгледа е составена од маса на електрична материја, која во секој поглед личи дека е генерирана од електрична галванска батерија. Струите кои потекнуваат од неа доаѓаат до жиците, а потоа исчезнуваат, масата на поларната светлина поминува од хоризонот во зенитот.“

Потекло

Најголем извор на енергија на поларната светлина е сончевиот ветер кој минува низ Земјата. Магнетосферата и сончевиот ветер се состојат од плазма (јонизиран гас), која спроведува електрицитет. Добро познато е дека кога електричен спроводник ќе се постави во магнетно поле додека се јавува релативно движење во насока во која спроводникот ги сече (или поминува низ нив) линиите на магнетното поле, се вели дека електричната струја е индуцирана во тој спроводник, а електроните ќе течат во неговите рамки. Количината на струја зависи од: а) стапката на релативното движење, б) силата на магнетното поле, в) бројот на спроводници здружени заедно, г) оддалеченоста помеѓу спроводниците и магнетното поле, додека насоката на протокот на струја зависи од насоката на релативното движење. Генераторите го исползуваат овој основен процес (динамо ефект), а сите спроводници, во цвста или друга состојба се погодени од ваквите плазми или други течности.

Особено сончевиот ветер и магнетосферата претставуваат две течности кои спроведуваат електрицитет и имаат толкаво релативно движење што би можеле да генерираат електрична струја преку „динамо процес“, во процесите со кои се добива енергија од сончевиот ветер. Процесот е спречен од фактот дека плазмите лесно спроведуваат електрицитет долж линиите на магнетното поле, но потешко вертикално од нив. Значи, важно е да се постави привремена магнетна реконекција помеѓу линиите на сончевиот ветер и магнетосферата. Тоа најлесно се случува кога меѓупланетарното магнетно поле е закосено јужно, бидејќи тогаш линиите на магнетното поле северно од Земјата приближно се поклопуваат со насоката на линиите на магнетното поле во близина на северниот магнетен пол, а слично е и со оние на јужниот магнетен пол. Навистина, поверојатно е активни поларни светлини да се појават тогаш. Електричните струи кои настануваат на таков начин привидно ја даваат енергијата на електроните од поларната светлина. Плазмата во магнетосферата има изобилство од електрони: некои од нив се заробени,некои се наоѓаат во магнетната опашка, а некои се наоѓаат во горниот дел на јоносферата, која може да се простира (намалувајќи ја густината) околу 250.000 км околу Земјата.

Светлите аурори (поларни светлини) генерално се поврзани со струјното коло на Биркеланд кои претекуваат во јоносферата од едната страна на полот и надвор од другата. Во текот на процесот, некои од струите директно се поврзуваат преку Е- слојот на јоносферата (125 км), а остатокот („регион 2“) заобиколува приближувајќи се преку линиите на полето поблиску до екваторот, затворајќи го „делумниот прстен на струјно коло“ кое се образува поради заробената плазма. Јоносферата е Омов спроводник, па таквите струи бараат силна волтажа, која можат да ја обезбедат некои динамо механизми. Сондите за електрични полиња (за мерење на одликите на електрична струја) во орбитата над половите на Земјата влеваат волтажа од 40.000 до максимум 200.000 волти за време на интензивни магнетни бури.

Отпорот на јоносферата има сложена природа и доведува до појава на Халов ефект. Со некое необично извртување на физиката, магнетното нарушување на Замјата поради главниот проток на струја речиси се изгаснува, па најчесто набљудувани ефекти на поларната светлина се поради секундарниот проток на струја.

Меѓутоа, не е само Омовиот отпор пречка за тековниот проток во ова коло. Обединувањето на магнетното поле на Земјата образува „ефект на огледало“ кои ги враќа назад електроните (онаму каде струите течат, се движат нагоре), спречувајќи го капацитетот на проток на струја. За да се надмине ова, дел од расположливата волтажа се појавува по текот на линиите на магнетното поле („паралелно со полето“), помагјќи им на електроните да ја надминат пречката со проширување на снопот од траектории кои доспеваат до Земјата. Карактеристично за таквата волтажа е тоа што е концентрирана во близина на Земјата и навистина, како што заклучил Еванс, а потоа било докажано и од сателитите, повеќето забрзувања на поларната светлина настануваат под 10.000 км. Друг показател за паралелни електрични полиња долж линиите се зраците на јоните на О+ набљудувани на линиите на полињата на поларната светлина.

Додека овој механизам најверојатно е главниот извор на познатоиот лак на поларна светлина, образби видливи од Земјата, поголема енергија може да премине во други, помалку забележливи типови на поларна светлина. На пример, нејасна поларна светлина и електрони со ниско ниво на енергија кои учествуваат во магнетните бури.

Некои од О+ јоните („конусни“) исто така изгледаат забрзани на различен начин поради процесите на плазмата забрзани со поларната светлина. Овие јони се забрзуваат со брановите на плазмата, во насоки главно паралелни со линиите на полето. Тогаш тие тргнуваат од свои „точки на огледало“ и патуваат само нагоре. Во текот на процесот, „ефектот на огледало“ ги менува нивните насоки на движење, од вертикални до конусни линии, кои постепено се стеснуваат.

Понатаму, поларната светлина придружена со електричната струја произведува радио емисии на околу 150 kHz. Апсорпцијата на јоносферата го прави овој процес возможен да се набљудува само од атмосферата.

Овие „паралелни потенцијали“ ги забрзуваат електроните кон енергиите на поларните светлини и се чини дека се главен извор на поларната светлина.

Вклучени се и други процеси во поларната светлина за кои останува да се учи уште. Електроните на поларната светлина кои образуваат големи геомагнетни бури често изгледаат дека имаат енергија под 1 keV, а се сопираат на 200 км. Ваквите енергии ја предизвикуваат главно црвената боја од кислородот, па така ваквата поларна светлина е црвена. Од друга страна, позитините јони исто така доспеваат до јоносферата во исто време, со енергија од 20 до 30 keV, со што може да се јави „преливање“ низ линиите на магнетното поле.

Извори и типови

Повторно, нашето разбирање е нецелосно. Со груба претпоставка може да се посочат три главни извори:

1. Динамо акција со сончев ветер кој поминува низ Земјата, правејќи дискретни лакови на поларна светлина. Колото на забрзување на струите и нивната поврзаност со сончевиот ветер се неодредени.
2. Динамо акција која вклучува плазма истисната кон Земјата со ненадејни конвулзии на магнетната опашка (магнетни бури). Бурите се случуваат по одложени часови за време на кои меѓупланетарното магнетно поле има видлив удел, водејќи до висок степен на интерконекција помеѓу неговите магнетни линии и оние на Земјата. Како резултат на тоа, сончевиот ветер предизвикува магнетен флукс (спроводник на линии на магнетно поле кои се движат заедно со нивната плазма) од дневната страна на Земјата, ширејќи ја пречката која магнетниот флукс ја претставува за текот на сончевиот ветер и предизвикувајќи поголемо истиснување на плазмата. На крајот плазмата во вид на опашка се растегнува („магнетна реконекција“). Некои дамки („плазматоиди“) се истиснуваат кон опашката и се ностат со сончевиот ветер, други пак се истиснуваат кон Земјата каде нивното движење поттикнува голем изблик на поларна светлина. Геомагнетните бури имаат слични ефекти, но со поголема јачина. Големата разлика помеѓу нив е додатокот на многу партикули на плазма кои се заробени околу Земјата, зголемувајќи го „кругот на струјата“ кое го предизвикува. Како резултат на измена на магнетното поле на Земјата, поларната светлина станува видлива на средна географска ширина, на магнетни полиња многу поблиски до екваторот.
3. Сателитски слики на поларна светлина правени одозгора покажуваат „огнен прстен“ долж овалите на поларната светлина (аурорен овал), често најголем на полноќ. Ова претставува „помешана поларна светлина“, недоволно јасна за да може да се види со голо око. Изгледа дека не е придружена со забрзување на електричните струи (иако струите и електричните лакови може да бидат вклучени) туку настанува поради електрони кои протекуваат од магнетната опашка.

Секое магнетно заробување пропушта- секогаш постојат куп насоки околу линиите на водечкото магнетно поле каде партикулите не се заробени туку „избегале“. Кај појасите на зрачење на Земјата, кога еднаш партикулите ќе исчезнат, нови само ги заменуваат многу бавно, оставајќи ги таквите насоки „празни“. Сепак, во магнетната опашка траекториите на партикулите изгледаат како постојано да се измешани, а тоа веројатно се случува кога партикулите минуваат низ многу слабото поле во близина на екваторот. Како резултат на тоа, протокот на електрони во сите насоки е речиси ист („изотопски“), а тоа обезбедува постојан проток на електрони.

Енергизацијата на ваквите електрони произлегува од процесите во магнетната опашка. Протокот на негативно наелектризирани електрони не ја прави опашката позитивно наелектризирана бидејќи секој пропуштен електрон изгубен во атмосферата брзо се заменува со друг електрон со пониска енергија привлечен од јоносферата. Таква замена на „топли“ со „ладни“ електрони е во согласност со вториот закон за термодинамика.

Други типови на поларна светлина се набљудувани од вселената, на пример некои лакови кои се протегаат околу поларната капа, „тета поларна светлина“ и „дневните лакови“ кои се појавуваат околу пладне. Постојат и други интересни ефекти како што е треперливата поларна светлина, „црната поларна светлина“ и некои видливи црвени лакови. Набљудуван е и слаб сјај (често темноцрвен) околу двата поларни врва, „инки“ на линиите на магнетното поле кои ги одвојуваат оние линии кои се поблиску до дневната страна на Земјата од оние во опашката. Врвовите овозможуваат мал проток на сончевиот ветер да допре до врвот на атмосферата, предизвикувајќи сјај на поларната светлина.

На други планети

Јупитер и Сатурн имаат многу посилни магнетни полиња од Земјата (силата на екваторското поле на Јупитер е 4,3 гауси, споредено со 0,3 гауси на Земјата) и имаат големи појаси на зрачење. Поларните светлини биле набљудувани на двете планети, а најјасно биле видени со вселенскиот телескоп „Хабл“. Набљудувани се поларни светлини и на Уран и Нептун.

Поларните светлини на гасовитите гиганти, исто како и на Земјата, се снабдуваат со енергија од сончевиот ветер. Сепак, како додаток, месечините (сателитите) на Јупитер, особено Ија, се моќни извори на поларна светлина. Настануваат од електричната струја долж линиите на магнетното поле, произведена со динамо механизам поради релативното движење помеѓу планетата која ротира и месечината која се движи. Ија, која има активен вулканизам и јоносфера е силен извор, а нејзините струи произведуваат радио емисии кои се проучуваат од 1995 година. Со телескопот „Хабл“ се набљудувани поларни светлини на Ија, Европа и Ганимед. Тие настануваат кога магнетосферската плазма на Јупитер влијае врз нивните многу ретки атмосфери.

Набљудувани се поларни светлини и на Венера и Марс. Бидејќи Венера нема планетарно магнетно поле, поларните светлини се појавуваат како светли и нејасни дамки со различен облик и јачина, понекогаш расфрлани по целиот планетарен диск. Поларни светлини на Венера настануваат под влијание на електрони од сончевиот ветер кои се таложат на ноќната страна во атмосферата. На 14 август 2004 година е откриена поларна светлина на Марс. Поларната светлина била откриена на Тера Цимерија (Terra Cimmeria), во регионот на 177° источно, 52° јужно. Целосната големина на емисијата во регионот била околу 30 км попречно и околу 8 км во висина. Со анализа на мапа на магнетни аномалии во согласност со податоците од Марс Глобал Срвејор дошле до заклучок дека регионот на емисии соодветствува со област каде е сместено најсилното магнетно поле. Поврзаноста укажува дека потеклото на емисии на светлина било проток на електрони кои се движат долж магнетните линии и го „возбудуваат“ горниот дел на атмосферата на Марс.

Историја на теориите за поларна светлина

Во минатото биле предложувани теории кои го обајснуваат овој феномен. Денес овие теории се застарени.

• Бенџамин Френклин дал теорија дека „мистеријата на северната светлина“ била предизвикана поради концентрацијата на електрични полнежи во поларните региони интензивирани со снегот и другата влага.
• Поларните електрони потекнувале од сончевите зраци. Ова го тврдел Кристијан Биркеланд, чии експерименти во комора со вакуум, електрони од сончеви зраци и магнетизирани сфери (минијатурен модел на Земјата) покажале дека такви електрони би се движеле кон поларните региони. Проблемите кои се појавиле со овој експеримент вклучуваат отсуство на појавување на поларна светлина на половите, растурање на зраците поради негативниот полнеж и сега во поново време, недостаток на докази во вселената кои може да се набљудуваат.
• Поларната светлина е излевање на појасот на зрачење. Ова за првпат било докажано како неточно околу 1962 година, од страна на Џејмс ван Ален и неговите соработници, кои покажале дека голем степен на излевање на енергија со поларната светлина брзо би го исцрпил појасот на зрачење. Бргу потоа, станало јасно дека поголемиот дел од енергијата во заробените партикули останува во позитивните јони, додека поларните партикули биле секогаш електрони со релативно ниска енергија.
• Поларната светлина се создава со партикулите од сончевиот ветер водени од линиите на магнетното поле на Земјата кон врвот на атмосферата. Ова важи за врвовите на поларната светлина, но надвор од врвовите, сончевиот ветер нема директен пристап. Како додадок, главната енергија на сончевиот ветер останува во позитивните јони, електроните имаат само околу 0,5 eV (електрон волти), а додека во врвовите може да достигнат од 50 до 100 eV, што е недоволно за енергија за поларна светлина.
• По битката на Фрeдериксбург, од бојното поле можеле да се забележат светла на поларната светлина таа вечер. Конфедерационата армија тоа го протолкувала како знак дека Бог бил на нивна страна за време на битката. Поларната светлина многу ретко може да се забележи во Вирџинија.

Слики

Поради порастот на употреба на дигитални камери, денес може многу почесто да се видат слики од поларна светлина. Филмот и дигиталната изложеност на поларната светлина се проследени со потешкотии, особено ако се има за цел веродостојно преснимување. Поради различната присутност на спектри и динамичната промена при изложеност, резултатите некако се непредвидливи. Различни слоеви на емулзија на филмот различно реагираат на пониски нивоа на светлина, па поради тоа изборот на филм може да биде многу важен. Подолга изложеност ја собира енергијата која брзо се менува и често го прекрива динамичниот атрибут на покажување на поларната светлина. Дејвид Малин прв воведува многукратно изложување користејќи многукратни филтри за астрономски фотографии, прекомбинирајќи ги сликите во лабораторија за да создаде попрецизен визуелен приказ. За научни истражувања често се користат прокси, како што се ултравилоетови и повторно обоени за да се симулира појавата за човековото око. Земјините одлики често го наоѓаат својот пат во сликите на поларна светлина, правејќи ги попристапни и поверојатни за објавување на веб- страните. Возможно е да се направат одлични слики со стандарден филм и камера со рефлекс на една леќа со целосна апертура, брзи леќи (на пример 1,4 50 мм) и експозиција помеѓу 10 и 30 секунди, во зависност од јачината на изложеноста на поларната светлина. На универзитет во Саскачеван, со користење на СЦР-270 радар се направени најраните слики на поларна светлина.

Во традиционалната и народната култура

Во митологијата на Булфинч од 1855 година чиј автор е Томас Булфинч, постои тврдење дека во Норвешката митологија:

„Валкиријанките се воинствени девици, качени на коњи, наоружани со копја и штитови. /.../ Кога јаваат за да исполнат некаква задача, нивните штитови фрлаат чудна, треперлива светлина, која се отсликува на северното небо, образувајќи го она што луѓето го нарекуваат „аврора бореалис“ или поларна светлина.“

И покрај оваа извонредна мисла, нема многу докази во старата норвешка литература кои го поткрепуваат ова тврдење. Иако денес поларната светлина е честа појава над Скандинавија и Исланд, можно е северниот магнетен пол во текот на вековите пред документацијата на норвешката митологија да бил значително оддалечен од овој регион, со што се објаснува недостатокот на извори.

Првата норвешка позначајна белешка е најдена во норвешки летопис од 1230 година п.н.е. Летописецот слушнал за овој феномен од неговите сонародници кои се враќале од Гренланд и дал три можни објаснувања: дека океанот бил опкружен со огромни огнови, дека сончевиот „пламен“ може да достигне насекаде околу светот па дури и до ноќната страна на Земјата, или дека ледниците може да складираат енергија со што подоцна стануваат флуоросцентни.

Во античката римска митологија, Аврора е божица на зората, препородувајќи се секое утро за да лета низ небото, најавувајќи го пристигањето на сонцето. Личноста на Аврора е инкорпорирана во делата на Шекспир, Лорд Тенисон и Торо.

Слика на поларна светлина била употребена како емблем за Зимските олимписки игри во Лилхамер во 1994 година.

Трилогијата на романи на англискиот автор Филип Пулман, „Неговите мрачни материјали“ (His Dark Materials), ја истражува природата на поларни светлини од научно- фантастична гледна точка, особено во „Северна светлина“, каде поларните светлини се објаснети како области каде границите помеѓу паралелните универзуми се особено слаби. Во светот на Лира Белаква, кога некој ќе ѕирне низ северната поларна светлина, може да го види хоризонтот на градот кој се наоѓа во друг универзум.

Поларната светлина како мотив во уметноста

• „Поларна светлина“ — песна на рускиот поет Николај Асеев од 1921 година.
• „Северна поларна светлина“ (Aurora Borealis) — песна на американската рок-група Мит папетс (Meat Puppets) од 1984 година.