Издает ли Полярное сияние звуки, которые мы можем слышать?

Это вопрос, который озадачивал наблюдателей на протяжении веков: производят ли фантастические зеленые и малиновые световые шоу авроры бореалис какой-либо различимый звук?

Возникая в результате взаимодействия солнечных частиц с молекулами газа в атмосфере Земли, аврора обычно появляется вблизи полюсов Земли, где магнитное поле наиболее сильное. Однако сообщения о том, что аврора издает звуки, редки, и исторически ученые их отвергали.

Но финское исследование, проведенное в 2016 году, утверждает, что наконец-то подтвердило, что северное сияние действительно издает звук, слышимый человеческим ухом. Один из ученых, участвовавших в исследовании, даже утверждал, что на записи, сделанной на высоте 70 метров над уровнем земли, запечатлен звук, издаваемый завораживающим сиянием.

Тем не менее, механизм, лежащий в основе звука, остается несколько загадочным, как и условия, которые должны быть соблюдены, чтобы звук был слышен.

В моем недавнем исследовании я рассматриваю исторические сообщения об авроральном звуке, чтобы понять методы исследования этого неуловимого явления и процесс установления того, были ли сообщаемые звуки объективными, иллюзорными или воображаемыми.

Исторические утверждения

Авроральный шум стал предметом особенно оживленных дебатов в первые десятилетия 20 века, когда из поселений северных широт стали поступать сообщения о том, что звук иногда сопровождает завораживающие световые шоу в их небе.

Очевидцы рассказывали о тихом, почти незаметном потрескивании, свисте или свистящем шуме во время особенно бурных проявлений северного сияния. Например, в начале 1930-х годов в еженедельную газету субарктических Шетландских островов The Shetland News начали поступать личные свидетельства, в которых звук северного сияния уподоблялся "шуршанию шелка" или "встрече двух досок на ровном месте".

Эти рассказы были подтверждены аналогичными свидетельствами из северной Канады и Норвегии. Однако научное сообщество было не слишком убеждено, особенно если учесть, что очень немногие западные исследователи утверждали, что сами слышали эти неуловимые звуки.

Выше: Ранняя фотография авроры, сделанная в 1930 году в Финнмарке, Норвегия.

Достоверность сообщений об авроральных шумах того времени была тесно связана с измерениями высоты северного сияния. Считалось, что только те проявления, которые опускаются низко в атмосферу Земли, могут передавать звук, слышимый человеческим ухом.

Проблема заключалась в том, что результаты, полученные во время второго Международного полярного года в 1932-3 годах, показали, что авроры чаще всего происходят на высоте 100 км над Землей и очень редко ниже 80 км. Это свидетельствовало о том, что различимый звук от сияний не может быть передан на поверхность Земли.

Слуховые иллюзии?

Учитывая эти выводы, выдающиеся физики и метеорологи оставались скептиками, отвергая рассказы об авроральном звуке и очень низких аврорах как фольклорные истории или слуховые иллюзии.

Сэр Оливер Лодж, британский физик, участвовавший в разработке радиотехнологий, заметил, что авроральный звук может быть психологическим феноменом, обусловленным яркостью внешнего вида авроры - точно так же, как метеоры иногда вызывают в мозгу свистящий звук. Аналогичным образом, метеоролог Джордж Кларк Симпсон утверждал, что появление низких аврор, скорее всего, является оптической иллюзией, вызванной интерференцией низких облаков.

Тем не менее, ведущий ученый-авроралист 20 века Карл Штёрмер опубликовал рассказы двух своих помощников, которые утверждали, что слышали аврору, что добавило некоторую легитимность к большому количеству личных сообщений.

Помощник Штёрмера Ханс Йельструп заявил, что слышал "очень любопытный слабый свистящий звук, отчетливо волнообразный, который, казалось, в точности повторял колебания авроры", а г-н Тьённ ощутил звук, похожий на "горящую траву или брызги". Какими бы убедительными ни были эти два последних свидетельства, они все же не предложили механизма, с помощью которого может действовать авроральный звук.

Звук и свет

Ответ на эту непреходящую загадку, получивший впоследствии наибольшую поддержку, был впервые предварительно предложен в 1923 году Кларенсом Чантом, известным канадским астрономом. Он утверждал, что движение северного сияния изменяет магнитное поле Земли, вызывая изменения в электризации атмосферы даже на значительном расстоянии.

Эта электризация производит потрескивающий звук гораздо ближе к поверхности Земли, когда она сталкивается с объектами на земле, что очень похоже на звук статики. Это может происходить на одежде или очках наблюдателя, а возможно, и в окружающих предметах, включая ели или облицовку зданий.

Теория Чанта хорошо согласуется со многими описаниями аврорального звука, а также подтверждается сообщениями о запахе озона - который, как сообщается, имеет металлический запах, похожий на электрическую искру - во время северного сияния.

Однако работа Чанта осталась практически незамеченной в 1920-х годах и получила признание только в 1970-х годах, когда два физика-авроралиста вновь обратились к историческим данным. Сегодня теория Чанта в основном принята учеными, хотя до сих пор ведутся споры о том, как именно работает механизм, вызывающий звук.

Ясно только то, что в редких случаях аврора издает звуки, слышимые человеческим ухом. Жуткие сообщения о трещащих, свистящих и жужжащих звуках, сопровождающих сияние, описывают объективный слышимый опыт, а не что-то иллюзорное или воображаемое.

Выборка звука

Если вы хотите услышать северное сияние своими глазами, вам, возможно, придется провести значительное время в полярных регионах, поскольку этот звуковой феномен проявляется только в 5% случаев сильных авроральных проявлений. Кроме того, чаще всего его можно услышать на вершинах гор, в окружении всего нескольких зданий - так что это не слишком доступное зрелище.

Тем не менее, в последние годы звук авроры стали исследовать с точки зрения его эстетической ценности, вдохновляя музыкальные композиции и закладывая основу для новых способов взаимодействия с его электромагнитными сигналами.

Латвийский композитор Эрикс Эшенвальдс использовал в своей музыке выдержки из дневников американского исследователя Чарльза Холла и норвежского государственного деятеля Фритьофа Нансена, которые утверждали, что слышали северное сияние. В его композиции "Северное сияние" эти сообщения переплетаются с единственной известной латышской народной песней, повествующей об авроральном звуковом феномене, исполняемой тенором соло.

Вы также можете послушать радиосигналы северного сияния у себя дома. В 2020 году радиопрограмма BBC 3 перевела радиозаписи авроры на очень низких частотах в слышимый спектр.

Хотя это не то же самое, что воспринимать звуки северного сияния, находясь на снежной вершине горы, эти радиочастоты дают потрясающее ощущение преходящей, мимолетной и динамичной природы авроры.The Conversation