Как физик Карл Лемстрём решил «включить» северное сияние и что увидел ночью

Финский физик Карл Лемстрём в 1871 году провёл в Лапландии эксперимент, который считал попыткой искусственно вызвать полярное сияние.

Во второй половине XIX века северное сияние оставалось природным явлением, происхождение которого вызывало споры у учёных. Наблюдения в высоких широтах фиксировали светящиеся дуги и столбы, но убедительного объяснения тогда не существовало. Среди тех, кто попытался приблизиться к разгадке, был финский физик Карл Селим Лемстрём, пишет портал «boda».

Интерес к полярным сияниям у Лемстрёма сформировался после участия в научной экспедиции на архипелаг Шпицберген. В 1868 году, будучи аспирантом в Швеции, он впервые увидел северное сияние в тех широтах, где оно проявляется особенно ярко и динамично. Позднее учёный связывал эту поездку с выбором темы своей дальнейшей работы.

В научной среде того времени существовали разные гипотезы. Часть исследователей рассматривала сияние как оптическое явление, другие предполагали роль электричества в атмосфере. В лабораториях предпринимались попытки получить похожий эффект. В частности, швейцарский физик Огюст де ла Рив демонстрировал электрические разряды в разрежённом газе внутри стеклянных трубок. Полученное фиолетовое свечение некоторые современники воспринимали как возможный аналог полярного сияния.

Лемстрём решил перенести эксперимент в природные условия. Он полагал, что ключом может быть атмосферное электричество, а значит, его можно усилить на вершине горы, в условиях полярной ночи. В начале 1870-х годов исследователь отправился в Лапландию и выбрал площадку на горе Луосмаваара рядом с озером Инари.

На вершине он закрепил конструкцию из тонких медных проводов с острыми концами, разложенных по кругу. От устройства протянули длинный провод к гальванометру, установленному в нескольких километрах, а затем — к заземлению. Эксперимент требовал постоянного обслуживания: оборудование обледеневало, приходилось переносить детали и проводить много времени на холоде. Лемстрём писал, что подъёмы на гору повторялись почти ежедневно на протяжении нескольких недель.

22 ноября 1871 года учёный зафиксировал событие, которое счёл подтверждением своей гипотезы. После замыкания цепи, по его наблюдениям, стрелка гальванометра отклонилась, хотя и незначительно. В ту же ночь Лемстрём увидел над вершиной горы вертикальный столб света. Он считал, что свечение похоже на полярное сияние и сообщал, что при наблюдении через спектроскоп оно показывало характерную жёлто-зелёную линию, известную по природным сияниям.

Однако выводы исследователя поддержали не все. Коллеги указывали, что наблюдаемый свет мог оказаться обычным северным сиянием, отражённым снегом или облаками. Лемстрём признавал, что интерпретация наблюдений остаётся спорной, но продолжал настаивать на своей версии и публиковал результаты в научной периодике, включая журнал Nature, а также выпустил книгу о полярных сияниях.

Его теория связывала явление с электрическими процессами в нижних слоях атмосферы. Со временем эти представления были признаны ошибочными. Современная наука объясняет северное сияние взаимодействием частиц солнечного ветра с атомами кислорода и азота на больших высотах, что приводит к свечению.

При этом историки науки отмечают, что опыт Лемстрёма важен как ранняя попытка воспроизвести природное явление в реальном масштабе, а не в лабораторной модели. Его работа стала частью научного поиска, который в итоге привёл к современным исследованиям космической погоды и взаимодействия Земли с Солнцем. Сегодня специалисты действительно умеют вызывать слабые искусственные свечения в верхних слоях атмосферы, например с помощью радиоволн, направленных в ионосферу, однако такие эффекты несопоставимы по яркости с природными полярными сияниями.