С доисторических времен полярные сияния интересовали человека. Но понять механизм их возникновения удалось лишь в XX веке, хотя еще Ломоносов за двести лет до этого совершенно верно предположил, что в это замешаны электрические силы. Сейчас доказано, что образование полярных сияний происходит в верхних слоях атмосферы на высоте от шестидесяти до тысячи километров. Причиной его является выбрасываемый Солнцем поток заряженных частиц высоких энергий — "солнечный ветер". Сталкиваясь с молекулами и атомами газов в самой разреженной части воздушной оболочки Земли, поток этих частиц и вызывает свечение, подобно тому, как это происходит в люминесцентных лампах, где электроны пропускаются через разреженный газ.

А приуроченность сияний к арктическим и антарктическим широтам связана с действием магнитного поля нашей планеты, которое отклоняет поток частиц к полюсам. Длительность полярных сияний различна — от часа до нескольких суток, причем количество, продолжительность и яркость их резко возрастают в периоды, когда увеличивается число пятен на Солнце, то есть каждые одиннадцать лет.

Интересно, что светящиеся арки и дуги на небосводе образуются преимущественно на высотах от шестидесяти до ста километров, а свечение в виде колышащихся занавесов — на высоте 110–120 километров. На самых больших высотах (900—1000 километров) формируются огни красного цвета, ниже окраска их делается фиолетовой, а в самых близких к Земле слоях образуются зеленые лучи и вспышки.

Интенсивные полярные сияния обычно вызывают мощные "магнитные бури" в эфире, нарушая нормальную работу радиоприборов и влияя на поведение стрелки компаса. К счастью, большей частью сполохи появляются на небе зимой, когда в разгар полярной ночи самолеты и корабли почти не совершают рейсов, да и наземные работы геологов, гляциологов и других ученых-полярников сведены к минимуму. Лишь специалистам по "небесной канцелярии" — метеорологам приходится получать полную дозу неприятностей в связи с непорядками в их собственном "хозяйстве".

А для обычного путешественника по Северу, не обремененного обязанностью регулярно выходить в эфир, появление "небесных огней" — просто удивительное по красоте зрелище, дарящее бесконечное эстетическое наслаждение. Вот еще один рассказ об ощущениях, испытанных при виде полярного сияния, из старинной географической книги, написанной замечательным педагогом, географом и путешественником, автором многих гимназических учебников Сергеем Мечем.

"Мы ехали на собаках по сибирской тундре. Термометр показывал 38 градусов мороза. Наступала ночь. От сильного мороза наши бороды стали похожи на перепутанные проволоки, а ресницы — на ледяную бахрому, причем веки смерзались, когда мы мигали. Собаки совсем побелели и, окруженные густым облаком пара, казались чем-то вроде белых медведей. Мы должны были бежать/возле саней, чтобы не отморозить ноги, которые уже теряли чувствительность. В восемь вечера мы увидели впереди небольшой лесок и остановились на ночлег. На площадке в три квадратных метра мы выгребли весь снег, сделали из него вал с трех сторон, а с четвертой разожгли костер. Дно ямы застелили шкурами и забрались в спальные мешки. Кругом была снежная пустыня, а на черном небе сияли звезды. Тишина была подавляющая, глубокая, мертвая. Спрятавшись в свой мешок, я старался заснуть, но никак не мог. Пролежав с полчаса, я высунул голову, чтобы еще раз взглянуть на небо, и невольно вскрикнул от изумления.

Широкая дуга самых блестящих цветов сияла на небе, словно огромная радуга, и из нее то и дело вылетали вверх тысячи красных и желтых лучей. Это было полярное сияние. Я разбудил товарищей, чтобы и они могли полюбоваться необыкновенным зрелищем, и мы все, очарованные, глядели на него. Немного погодя огромная дуга стала подниматься все выше и выше, над нею образовалась другая дуга, такая же блестящая и так же испускающая тонкие разноцветные лучи. Вдруг точно красный огонь залил все небо, окрашивая снег пурпурным отблеском. Не успел я вскрикнуть от изумления, как пурпур исчез и вместо него вспыхнул оранжевый блеск, как будто весь воздух воспламенился в одно мгновение. Я невольно затаил дыхание и ждал раската грома, который неминуемо должен был последовать за этой вспышкой света, но на земле ни один звук не нарушил торжественного безмолвия ночи. Никогда до той поры я не представлял себе, что полярное сияние может быть так великолепно. Быстрые переходы красного, голубого, зеленого и желтого цветов отражались так ярко на поверхности снега, что вся тундра казалась поочередно то залитой кровью, то озаренной мертвенно-бледным зеленым сиянием, сквозь которое чудно блестели могучие малиновые и желтые дуги.

Но это было еще не все. Через несколько минут обе дуги сразу вместе распались на тысячу отвесных полос, из которых каждая представляла все цвета радуги. Через все небо, от края до края, протянулись теперь два громадных полукруга из разноцветных полос, и эти полосы колебались и трепетали с такой быстротой, что глаз не мог уследить за ними. Казалось, будто весь мир охвачен каким-то дивным пожаром. Потом красота стала ослабевать, дуги сделались бледнее, а цветные полосы вспыхивали все реже и тоже побледнели. Через полчаса на небе не осталось ничего, что напоминало бы о великолепном зрелище, которому мы только что удивлялись. Когда погасли последние лучи, мы спрятались в свои мешки и заснули".

Со времени путешествия Меча прошло уже больше ста лет. Но и за сто, и за пятьсот лет до него, и через сто или двести лет после все так же будут путешественники в полярных странах будить друзей и выходить из домов или палаток, чтобы часами смотреть в играющее сполохами небо.

И все так же будет волновать и дарить наслаждение людям удивительное, таинственное и прекрасное явление природы, которое досужие журналисты привычно именуют "небесной феерией", а старый полярник Георгий Ушаков назвал однажды нежно и поэтично — "улыбкой Арктики"…

Мало кому довелось в своей жизни увидеть настоящий смерч, хотя все знают, что это такое, по книгам, кинофильмам или фотографиям. Но те, кто встретился хоть раз с этим грозным явлением природы, никогда не забудут ощущения внутреннего напряжения, какого-то все усиливающегося трепета, граничащего с ужасом, неважно, на суше или на воде случилась эта встреча.

Воздушный вихрь в миниатюре любой из нас наблюдал не однажды. Иной раз, идя в жаркий летний полдень по полевой дороге, замечаешь, например, что ветерок, бежавший впереди, вдруг закрутился, подняв столб пыли или расшевелив охапку соломы и унеся часть соломин к небу. Но прошло несколько секунд, и пыль осела, соломинки упали вниз, и все вновь улеглось, словно и не было завихрения воздуха. Такие мини-вихри проходят бесследно и обычно даже не замечаются большинством прохожих.

Другое дело — настоящий, сильный и грозный воздушный (или водяной) вихрь, который у нас в России называют «смерч» (это слово происходит от того же корня, что и слово «сумрак», поскольку атмосферные вихри ассоциируются у нас обычно с грозовой, мрачной обстановкой). В США смерчи называют испанским словом «торнадо», в Западной Европе их именуют «тромбами», а моряки используют для обозначения этого явления английский термин «спаут». Впрочем, журналисты и просто далекая от метеорологии публика чаще употребляет жаргонное выражение «твистер», то есть "вертун".

Смерч видевшие его на открытой равнине описывают следующим образом. Из темного кучево-дождевого облака (в просторечии — тучи) опускается вниз к поверхности земли темный, бурый или серо-голубоватый очень вытянутый конус, чем-то напоминающий хобот слона. Навстречу ему с земли поднимается другой, более широкий и короткий, вздымающий вверх пыль, мусор, опавшие листья и т. д. Вскоре два вихря, вытягиваясь навстречу друг другу, встречаются и образуют единый огромный столб, достигающий на концах сотни метров в поперечнике и сужающийся посредине до десяти—двадцати.