Номер 2, страница 381 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Полярные сияния.

Полярное сияние (также известное как северное сияние, aurora borealis, в Северном полушарии и южное сияние, aurora australis, в Южном) — это естественное свечение верхних слоёв атмосферы Земли, возникающее в результате взаимодействия заряженных частиц солнечного ветра с магнитосферой планеты.

Причина и механизм возникновения

1. Солнечный ветер. Источником явления является Солнце, которое непрерывно испускает поток плазмы (в основном электронов и протонов), называемый солнечным ветром. Во время вспышек на Солнце или корональных выбросов массы этот поток становится особенно мощным.

2. Магнитосфера Земли. Наша планета обладает магнитным полем, которое образует вокруг неё защитную область — магнитосферу. Она отклоняет большую часть солнечного ветра, защищая жизнь на Земле от губительной радиации.

3. Взаимодействие. Частицы солнечного ветра, двигаясь со скоростью 300-1200 км/с, сталкиваются с магнитосферой. Часть этих частиц захватывается магнитным полем и направляется вдоль его силовых линий к полюсам — в области, называемые авроральными овалами.

4. Свечение атмосферы. Врываясь в верхние слои атмосферы (на высотах от 80 до 600 км), эти высокоэнергетические частицы сталкиваются с атомами и молекулами газов, составляющих атмосферу, главным образом с кислородом ($\text{O}$) и азотом ($N_2$).

При столкновении частицы солнечного ветра передают энергию атомам и молекулам газов, переводя их в возбуждённое (нестабильное) состояние. Возвращаясь в своё обычное, стабильное состояние, атом или молекула излучает избыток энергии в виде кванта света — фотона. Массовое излучение фотонов от огромного числа атомов и создаёт видимое свечение, которое мы и называем полярным сиянием.

Цвета полярного сияния

Цвет сияния зависит от того, с каким газом сталкиваются частицы, и на какой высоте это происходит:

- Зелёный и жёлто-зелёный. Это наиболее распространенные цвета. Они возникают при возбуждении атомов кислорода ($\text{O}$) на высотах от 100 до 200 км.

- Красный. Появляется на больших высотах (свыше 200-250 км), где атмосфера сильно разрежена. Этот цвет также испускается атомами кислорода, но в состоянии с более длительным временем жизни, что возможно только при редких столкновениях на больших высотах.

- Синий и фиолетовый/пурпурный. Эти цвета образуются в результате возбуждения молекулярного азота ($N_2$). Они часто видны на нижнем краю сияния, особенно при высокой активности.

Таким образом, полярные сияния — это красивейшее физическое явление, демонстрирующее взаимодействие космических частиц с атмосферой нашей планеты под действием её магнитного поля.

Ответ: Полярное сияние — это свечение верхних слоёв атмосферы, вызванное столкновением заряженных частиц солнечного ветра (в основном электронов и протонов) с атомами и молекулами атмосферных газов (кислорода и азота). Эти частицы направляются к магнитным полюсам Земли её магнитным полем. В результате столкновений атомы газов возбуждаются, а затем, возвращаясь в стабильное состояние, излучают свет различных цветов. Цвет сияния зависит от типа газа и высоты столкновения: кислород даёт зелёное и красное свечение, а азот — синее и фиолетовое.