Номер 1, страница 167, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Как возникает полярная люминесценция?

1. Как возникает полярная люминесценция?

Полярная люминесценция, более известная как полярное сияние (северное или южное), — это свечение верхних слоёв атмосферы планеты, обладающей магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра. Процесс возникновения можно описать в несколько этапов.

1. Солнечный ветер: Солнце постоянно испускает поток заряженных частиц (в основном протонов и электронов), который называется солнечным ветром. Этот поток движется через космос со скоростью в сотни километров в секунду.

2. Взаимодействие с магнитосферой Земли: Наша планета обладает собственным магнитным полем, которое создаёт вокруг неё защитную область — магнитосферу. Магнитосфера отклоняет большую часть солнечного ветра. Однако некоторые частицы могут проникать в магнитосферу и захватываться ею.

3. Движение частиц вдоль силовых линий: Захваченные магнитосферой частицы начинают двигаться по спиральным траекториям вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Поскольку силовые линии "входят" в Землю в приполярных областях (в районах магнитных полюсов), эти частицы направляются в верхние слои атмосферы именно там, образуя так называемые авроральные овалы.

4. Возбуждение атомов и молекул атмосферы: Вторгаясь в верхние слои атмосферы на высотах от 80 до 600 км, быстрые электроны и протоны солнечного ветра сталкиваются с атомами и молекулами атмосферных газов, в основном кислорода (O) и азота (N₂).

5. Излучение света (люминесценция): В результате столкновений атомы и молекулы газов получают избыточную энергию и переходят в возбуждённое состояние. Это состояние нестабильно, и через некоторое время (от долей секунды до нескольких минут) они возвращаются в своё обычное, стабильное состояние. При этом избыток энергии излучается в виде квантов света — фотонов. Совокупность свечения множества таких атомов и молекул мы и наблюдаем как полярное сияние.

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

• Зелёный и желтовато-зелёный (самый распространённый цвет) — излучение возбуждённых атомов кислорода на высотах 100-200 км.

• Красный — излучение атомов кислорода на больших высотах (свыше 200 км), где атмосфера более разрежена.

• Синий и фиолетовый — излучение ионизированных молекул азота.

Таким образом, полярная люминесценция является результатом бомбардировки верхних слоёв атмосферы в полярных регионах заряженными частицами солнечного ветра, которые направляются туда магнитным полем Земли.

Ответ: Полярная люминесценция возникает, когда заряженные частицы солнечного ветра, захваченные магнитным полем Земли, направляются к полюсам и сталкиваются с атомами и молекулами газов в верхних слоях атмосферы. Эти столкновения возбуждают атомы и молекулы, которые затем излучают видимый свет (фотоны), возвращаясь в стабильное состояние.