Эксперимент в Лапландии: как учёный пытался вызвать северное сияние
Северное сияние в XIX веке воспринималось как загадка, которую невозможно объяснить простыми словами. Люди наблюдали в небе светящиеся дуги и столбы, но учёные не могли договориться о причине их появления. Портал «boda» напоминает, что первым из тех, кто решил проверить гипотезы на практике, стал финский физик Карл Селим Лемстрём.
Интерес к теме возник у него ещё в молодости. В 1868 году Лемстрём участвовал в научной экспедиции на архипелаг Шпицберген. Он был аспирантом в Швеции и впервые увидел северное сияние в условиях высоких широт — не как далёкое свечение на горизонте, а как живое и меняющееся явление. Позднее именно это впечатление он называл одной из причин, по которым продолжил изучение полярных сияний.
В те годы существовали разные объяснения. Одни связывали сияние с отражением солнечного света, другие — с электрическими процессами в атмосфере. Были и лабораторные опыты: например, Огюст де ла Рив получал свечение внутри стеклянных трубок с разрежённым газом и демонстрировал электрические разряды. Такие эксперименты давали фиолетовый свет, который некоторые современники сравнивали с настоящими полярными сияниями.
Лемстрём выбрал другой подход и решил проводить наблюдения прямо в природе. Он исходил из идеи, что атмосферное электричество можно усилить, если создать условия на вершине горы и подключить установку к земле. Для этого в начале 1870-х годов учёный отправился в Лапландию и разместил экспериментальную конструкцию на горе Луосмаваара возле озера Инари.
На вершине он закрепил венок из тонких медных проводов с острыми концами. От установки протянули длинный провод к гальванометру, который находился в нескольких километрах, а затем — к заземлению. Работы было много: оборудование приходилось переносить вручную, а из-за морозов и обледенения его постоянно чинили. Лемстрём отмечал, что на гору поднимался почти каждый день в течение нескольких недель, проводя там часы в ожидании результата.
Ключевая дата в его дневниках — 22 ноября 1871 года. После замыкания цепи, по его словам, стрелка гальванометра слегка отклонилась. В ту же ночь он увидел над вершиной горы вертикальный столб света и решил, что это результат эксперимента. Учёный указывал, что свечение напоминало северное сияние, а спектроскоп показал жёлто-зелёную линию, характерную для природных сияний.
Однако научное сообщество отнеслось к выводам осторожно. Критики считали, что наблюдаемый эффект мог быть обычным северным сиянием, которое в тот момент усилилось, либо отражением света от снега и облаков. Сам Лемстрём не отрицал спорность интерпретации, но продолжал публиковать свои материалы — в том числе в журнале Nature — и подготовил отдельную книгу о полярных сияниях.
Сегодня известно, что северное сияние возникает на больших высотах, когда частицы солнечного ветра сталкиваются с атомами кислорода и азота, вызывая их свечение. Теория Лемстрёма о роли процессов в нижних слоях атмосферы не получила подтверждения. Тем не менее исследователи истории науки считают, что его работа была важной: он одним из первых попытался проверить идею не в лаборатории, а в реальных условиях. Сейчас учёные действительно могут получать слабые искусственные свечения в верхних слоях атмосферы с помощью радиоволн, хотя по яркости они не похожи на естественные северные сияния.
