Северное сияние
Помимо объединённого звёздного света, зодиакального света и собственного свечения атмосферы единственным значительным природным источником ночного освещения является полярное сияние. Северное сияние можно в некотором смысле рассматривать как предельный вид собственного свечения атмосферы (Вклейка. 1).
Как и в последнем случае, сияние обусловлено излучением света возбужденными молекулами в верхней атмосфере. Фактически, вовлечены одни и те же молекулы. Как зелёные, так и красные полярные сияния обусловлены излучением возбужденных атомов кислорода. Но эти два явления различаются в источнике энергии для возбуждения атомов. В случае с собственного свечения атмосферы атомы возбуждаются солнечными фотонами. В случае полярных сияний атомы возбуждаются заряженными частицами, выброшенными из Солнца.
В дополнение к испусканию огромного количества фотонов, солнце также выплескивает непрерывный град заряженных частиц, обобщённо известный как «солнечный ветер». Эти частицы, в первую очередь электроны и протоны с несколькими ионизованными атомами гелия, врезаются в магнитное поле Земли со скоростью около миллиона миль в час. Когда солнце находится в относительно спокойной фазе своего цикла солнечных пятен, подавляющее большинство этих частиц направляется вокруг Земли геомагнитным полем, ужасно искажающимся в процессе. Однако, когда солнце особенно активно, и особенно когда оно выбрасывает большие столбы газа, солнечный ветер может пробивать магнитное поле Земли и достигать атмосферы. Эти частицы, хотя и не несутся больше с огромной скоростью, всё ещё сохраняют достаточно энергии для стимулирования излучения фотонов атомами кислорода.
Взаимодействие между солнечным ветром и магнитным полем Земли таково, что эти частицы обычно могут прорываться только в областях, находящихся на расстоянии около 2000 миль (3218 км) от магнитного полюса. Итак, в северном полушарии полярное сияние обычно можно видеть только на Аляске, в Канаде и в Сибири. Однако эта область значительно расширяется во время крупных солнечных бурь. Например, во время довольно интенсивной солнечной бури 7 сентября 2002 года полярное сияние можно было увидеть по всей северной части Соединенных Штатов и оно было зафиксировано на юг до Северной Каролины.
Интенсивность полярного сияния колеблется от небольшого увеличения фоновой освещённости до широкомасштабного полнонебесного шоу с освещённостью на уровне света от полной луны. Насколько я осведомлён, неизвестно, влияет ли сияние на циркадные ритмы или поведение полярных видов. Учитывая лунную периодичность для большого спектра поведенческих привычек и отсутствие нормального дня и ночи в течение большей части года в местах обитаниях на высоких широтах, можно предполагать, что интенсивно яркие иногда ночи могут влиять на время репродукции, миграцию и другие важные виды поведения. Определённо это было бы интересно исследовать.