Номер 3, страница 188 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 6. Электрические явления. § 47*. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Темы докладов и проектов - номер 3, страница 188.

Условие.

3. Природа северного сияния.

Решение.

3. Природа северного сияния.

Северное (или полярное) сияние — это свечение верхних слоёв атмосферы планеты, обладающей магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра. Это красивейшее природное явление имеет сложную физическую природу, связанную с процессами на Солнце и в магнитном поле Земли.

Процесс возникновения полярного сияния можно разбить на несколько ключевых этапов:

1. Источник — Солнце. Наше Солнце постоянно испускает поток заряженных частиц (в основном протонов и электронов), который называется солнечным ветром. Этот ветер распространяется во все стороны от Солнца со скоростью в сотни километров в секунду.

2. Взаимодействие с магнитосферой Земли. Земля обладает собственным магнитным полем — магнитосферой, которая служит щитом, защищающим планету от большей части солнечного ветра. Однако часть заряженных частиц всё же проникает в магнитосферу и захватывается ею. Магнитное поле направляет эти частицы вдоль своих силовых линий к магнитным полюсам Земли.

3. Столкновение с атмосферой. Ускоренные в магнитосфере Земли, эти частицы (преимущественно электроны) вторгаются в верхние, разреженные слои атмосферы на высотах от 100 до 400 км и выше. Там они сталкиваются с атомами и молекулами газов, составляющих земную атмосферу, в основном с кислородом ($\text{O}$) и азотом ($N_2$).

4. Свечение. При столкновении частица солнечного ветра передаёт часть своей энергии атому или молекуле атмосферного газа. В результате атом/молекула переходит в возбуждённое состояние. Это состояние нестабильно, и через короткое время атом возвращается в своё обычное, спокойное состояние, излучая при этом избыток энергии в виде кванта света — фотона. Миллиарды таких одновременных вспышек и создают видимое нами свечение, которое мы называем полярным сиянием.

5. Цвета сияния. Цвет сияния зависит от того, с каким газом столкнулась частица, и на какой высоте это произошло:

— Зелёный и жёлто-зелёный (наиболее частый цвет): возникает при возбуждении атомов кислорода ($\text{O}$) на высотах от 100 до 300 км.

— Красный: также испускается атомами кислорода ($\text{O}$), но на больших высотах (свыше 300 км), где атмосфера сильно разрежена и столкновения между частицами происходят реже.

— Синий, фиолетовый и пурпурный: появляется в результате свечения ионизированных молекул азота ($N_2$) на высотах около 100 км и ниже.

Таким образом, полярное сияние представляет собой масштабное люминесцентное свечение в верхних слоях атмосферы, вызванное бомбардировкой атмосферных газов заряженными частицами из космоса. Форма сияний (дуги, ленты, лучи) определяется структурой магнитного поля Земли.

Ответ: Природа северного сияния заключается в свечении (люминесценции) газов в верхних слоях атмосферы Земли (преимущественно кислорода и азота), которое возникает в результате их бомбардировки заряженными частицами (протонами и электронами) солнечного ветра, направленными магнитным полем планеты в приполярные области.