Полярная ночь и северное сияние. Мифы и факты

Рассказы о полярной ночи в Хибинах обычно пугают жителей более южных широт. Мы часто слышим: "раньше марта в Кировске делать нечего, потому что там темно". Даже сотни публикуемых солнечных фотографий не способны развеять мифы о тьме кромешной. Кажется, лишь одно природное явление севера способно зимой привлечь «южан» на темную сторону (то есть в Хибины) - это полярное сияние. О котором, впрочем, тоже существует много слухов и мало фактов.

Фото: Сергей Шестихин

Для внесения ясности мы взяли интервью у научного сотрудника Полярного геофизического института, метеоролога Валерия Демина, и задали ему волнующие большинство вопросы.

Мы понимаем, что много букв читают не все, поэтому сначала приведём список фактов, а если вы хотите углубиться в тему, то полный текст интервью будет ниже.

Итак, факты:

Полярная ночь - это период, когда солнце не поднимается над горизонтом.
Полярная ночь на широте Кировска для отметки 0 метров над уровнем моря длится с 15 по 28 декабря. Солнце заходит за горизонт 14 декабря и появляется 29 декабря. Но это не значит, что во время полярной ночи Кировск погружается во тьму. Потому что существует понятие "гражданские сумерки".
Гражданские сумерки - период дня, когда солнце находится ниже линии горизонта, но его глубина не превышает 6—8°. В этот период еще можно читать на улице, выполнять работы (и кататься!), в этот период обычно отключают и уличное освещение.
Продолжительность гражданских сумерек в Кировске даже в разгар полярной ночи составляет 5,5-6 часов при безоблачной погоде.
Световой день - это время от восхода до захода Солнца. Восход и заход Солнца рассчитывают без учета рельефа.
Кировск расположен на высоте 300-400 метров над уровнем моря, горнолыжные комплексы ещё выше, соответственно, продолжительность светового дня в Кировске и в горах больше, чем дают расчеты для 0 метров над уровнем моря. На продолжительность светлого времени суток также влияет погода и местоположение наблюдателя.
В январе продолжительность светового дня (см.пункт 5) на широте Кировска даже для отметки 0 метров над уровнем моря, стремительно возрастает от 1 часа в начале месяца и до 6 часов в конце месяца. Не забываем, что световому дню предшествует время гражданских сумерек, и после захода солнца видимость еще сохраняется. А также про пункт 6.
Полярное сияние можно наблюдать в Хибинах в любое время года, за исключением периода полярного дня и короткой ночи (когда нет тёмного времени суток).
Полярное сияние можно наблюдать только при одновременном соблюдении следующих условий:

Геомагнитные колебания по прогнозу (прогноз видимости северного сияния можно увидеть на специализированных сайтах)
Безоблачная погода
Тёмное время суток

А теперь подробнее ответим на вопросы "сколько длится полярная ночь в Хибинах" и "как увидеть северное сияние на Кольском полуострове":

- Валерий, расскажите с высоты знаний и опыта специалиста, какова продолжительность периода полярной ночи на широте Кировска? - Чисто формально: полярная ночь на широте Кировска с 15 декабря по 28 декабря. Но, на мой взгляд, правильнее сказать так: полярная ночь начнется с заходом Солнца 14 декабря и закончится его восходом 29 декабря.

По разным источникам можно найти отклонения от указанных значений в +/- 1 день. Это вызвано тем, что наш календарный год неидеально точно соотносится с астрономическими циклами и координаты Солнца меняются от года в год. Потому во многих справочниках изданиях и таблицах их значения приводят на какой-то фиксированный год и на определенное положение оси вращения Земли. В конечном счете, это приводит к небольшим расхождениям. Порой из-за спора «кто из нас точнее» разгораются нешуточные страсти.

Например, в Мурманске, где сложилась уже многолетняя традиция встречать первый рассвет после окончания полярной ночи, в 2016 году его встречали дважды: 11 и 12 января.

Фото: Ольга Кубарева. 15 декабря. Потрясающие спецэффекты полярной ночи: период "розового снега".

Однако в реальности картина оказывается не такой уж и простой и едва ли удастся получить предельно точные моменты. Стандартные алгоритмы по расчету восхода Солнца базируются на среднем значении астрономической рефракции, равном 35´ (35 угловых минут; для сравнения диаметр диска Солнца около 32´). Но это только среднее значение. Аномалии могут достигать десятки угловых минут. В истории наблюдались эпизоды с рефракцией, достигавшей 1-2°.

Самый известный случай произошел в январе 1597 году, когда участники экспедиции В. Баренца, зимовавшие на Новой Земле увидели, увидели Солнце на 2 недели раньше возможной на данной широте даты окончания полярной ночи. Это соответствовало рефракции в 4-5°. На протяжении столетий это казалось невероятным и только в конце ХХ в. возможность такой сильной рефракции была доказана теоретически. Явление получило название эффекта Новой Земли.

Солнечный луч проходит очень длинный путь в атмосфере, и мы не знаем, как на этом пути меняется плотность атмосферы. Например, на пути солнечных лучей может оказаться слой воздуха, сильно отличающийся по плотности от окружающего. Он может сыграть роль линзы и сильно отклонить луч от первоначального направления.

- Значит ли это, что с 15 по 28 декабря Кировск погружается в тьму?

- На широте Кировска (67°37´) даже в пик полярной ночи верхний край солнечного диска в полдень находится менее чем на 1° ниже линии горизонта. Потому есть вероятность того, что в какой-то момент рефракция окажется настолько большой, что «вытащит» Солнце из-под горизонта. Именно непредсказуемый характер астрономической рефракции сводит к нулю все попытки строго и максимально точно зафиксировать моменты начала и окончания полярной ночи не то, что с точностью до часов и минут, но даже суток.

Фото: Сергей Шестихин. Закат 11 января. В январе эффект "розового снега" еще сохраняется.

Важно также заметить, что расчеты восхода и захода Солнца выполняются без учета рельефа. Потому и говорят: «на широте Кировка…., на широте Мурманска….».

В период с 15 по 28 декабря на широте Кировска наблюдатель не должен видеть Солнца. Однако солнечные лучи проходят всего в сотнях метрах над его головой. Подтверждение тому – окрашенные горные вершины Хибин. Потому достаточно подняться до отметок 300-400 м, чтобы увидеть Солнце. Например, при благоприятных погодных условиях можно увидеть полностью солнечный диск даже в день зимнего солнцестояния у домов на ул. Дзержинского, где открыт горизонт в южном направлении.

Фото: Сергей Шестихин. 28 декабря

- То есть при определении длительности светового дня рельеф не учитывается?

- Да, стандартные расчетывосход/заход выполняются для уровня 0 метров (гладкий земной шарик).

- Какова продолжительность светового дня в январе на широте Кировска? В январе она быстро возрастает от 1 часа до почти 6 часов в конце месяца.

Световой день – это время от восхода и до захода Солнца. В декабре такой период в Хибинах очень короткий или даже отсутствует (диск Солнца не появляется над горизонтом). Однако сказать, что Кировск погружается в темноту нельзя. В это время года Солнце в полуденные часы хоть лишь немного ниже линии горизонта и на поверхности освещенность создается за счет рассеивания света верхними слоями атмосферы.

Фото: Сергей Шестихин. Фото сделано 17 января около 16:30 на высоте 890 м. нум. на горнолыжном комплексе "Кукисвумчорр"

В зависимости от максимального угла нахождения Солнца под горизонтом различают гражданские, навигационные и астрономические сумерки.

Период, когда Солнце находится ниже линии горизонта, но его глубина не превышает 6—8° называют гражданскими сумерками.

В этот период еще можно читать на улице, выполнять работы (и кататься! прим.ред), в этот период обычно отключают и уличное освещение.

Их продолжительность в Кировске даже в разгар полярной ночи достигает 5.5-6 часов, что, безусловно, смягчает некомфортные условия. Однако освещенность в конкретный день, безусловно, зависит от погоды (облачности, осадков).

Фото: Сергей Шестихин. Примерно так выглядят "гражданские сумерки".

- Существует ли период в году, когда в Хибинах можно с наибольшей вероятностью наблюдать северное сияние?

Уверенно можно говорить только о неблагоприятном периоде для наблюдений полярных сияний, который приходится на период полярного дня и коротких ночей.

Полярные сияния возникают в результате вторжения в верхнюю атмосферу потоков заряженных частиц, испускаемых Солнцем (солнечный ветер). Такие выбросы на Солнце происходят независимо от времени суток и сезона. Другое дело, что вблизи дней равноденствия Земля в плоскости эклиптики расположена так, что магнитное поле способствует проникновению этих частиц в атмосферу, что и вызывает полярные сияния.

С другой стороны, зимой выше вероятность, что начало и окончание полярного сияния придется на темное время суток.

фото: Валентин Жиганов

В конечном счете, возможность увидеть полярные сияния в сильной степени ограничивается погодой. Осенью из-за активной циклонической облачности в регионе, увеличивается количество облачных дней, в то время как во второй половине зимы и весной число облачных дней снижается. Но одновременно уменьшается и продолжительность темного времени суток

- Где можно посмотреть прогноз геомагнитных колебаний, чтобы определить удачное время и место для наблюдения этого природного явления?

- Можно действительно смотреть на прогнозы геомагнитной активности: Например, на сайте Физического института РАН: http://tesis.lebedev.ru/forecast_activity.html или Института прикладной геофизики http://ipg.geospace.ru/index.php?id=28 Но и можно и сразу обращаться на специализированные сайты, где непосредственно указываются районы видимости полярного сияния в различные моменты времени.

Например, здесь прогноз на 30 минут: http://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-30-minute-fo Здесь прогноз до 3 дней http://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-3-day-forecast Еще прогноз: http://kho.unis.no/Forecast.htm

Правда, параллельно с прогнозами полярных сияний надо сразу смотреть и прогнозы погоды (в первую очередь, прогноз облачности). А вот место, удобное для наблюдения, каждый выбирает на свой вкус. Например, нередко создаются условия, когда верхняя граница облаков находится ниже вершин Хибинских гор, что позволяет наблюдать и получать фотографии даже тогда, когда Кировск накрыт плотными облаками.

фото: Валентин Жиганов. Северное сияние над Айкуайвенчорром в сентябре.

Много фотографий полярных сияний, в т.ч. и наших фотографов, довольно оперативно публикуются на сайте http://spaceweathergallery.com/aurora_gallery.html

Кстати, сам сайт http://spaceweather.com/ содержит довольно много полезной информации о происходящих на небе и в космосе явлениях. Ну, а те, кому совсем лень выходить на улицу, могут воспользоваться трансляциями с веб- камер, например, http://www.aurora-service.eu/sky-cameras/

Подводя итог, хотелось бы сказать, что не так страшна полярная ночь, как кажется, но во многом комфорт катания и красота видов зависит от погоды. В любом случае, мы рекомендуем относиться философски к её переменчивости, подбирать хорошую одежду и снаряжение, постоянно совершенствовать свои навыки катания - это позволит вам расширить диапазоны радости. И не только в Хибинах.

Всем погоды и прекрасных спусков!