V. FEJEZET.
A FÖLDMÁGNESSÉG – SARKFÉNY.1. Az északi és a déli sarkfény. E tünemények leirása.
A FORRÓ és a mérsékelt földöv tájain ritka időközökben, de a sarkvidékeken – az északiakon és a délieken – az égboltozaton éjnek idején igen gyakran jellemző külsejű fénytünemények jelennek meg, melyeknek képződése a földmágnesség tüneményeivel kapcsolatban van. Ez a sarkfény.
A légkörnek eme ragyogó kivilágítását különösen a Föld északi félgömbjén figyelték meg s ez okból leggyakrabban északi fénynek nevezték el, noha ma már bizonyos, hogy a déli sarkvidékeken is gyakoriak, sőt, ha néhány legújabb megfigyelőnek hitelt adhatunk, a déli fény és az északi fény egyidejű tünemények.
A mi tájainkon a sarkfény, mint említők, ritkán látható; vagy legalább a fényessége csak ritkán elég erős arra, hogy a közönséges esteli pírtól megkülönböztethető legyen. Valószínű, hogy mi csakis a legfényesebb és legterjedelmesebb északi fényt látjuk egész határozottan. Lehetséges, hogy gondosabb megfigyelések az északi fény sokkal nagyobb számú megjelenéseit bírnák felfedezni a mérsékelt égöv éjjelein, ha azokat a sarkvidéki állomások egyidejű megfigyeléseivel kapcsolatba lehetne hozni. Joggal jegyzi meg CHARLES MARTINS, franczia fizikus és meteorologus, hogy az északi fény színezete az esthajnali pír színezetéhez hasonlít; figyelmetlen, vagy kevéssé tájékozott megfigyelő könnyen összetéveszti avval a pirosas visszaverődő fénynyel, mely a horizonon a nap lenyugvása után olykor jó ideig mutatkozik. Néha nagy tűzvész visszavert fényének látszatát mutatja. Ez történt az 1870. évi október 21-én, Páris ostromlása idejében fellépett északi fény megjelenésénél, melyet kezdetben valami óriási tűzvész fényének néztek; oly képzelődés volt ez, mely a
kedélyek azon időbeli elfogultságából igen könnyen magyarázható, s mely különben is azonnal eloszlott, mihelyt a tünemény megjelenésében azok a változások állottak be, melyek részleteit azonnal leírjuk. A következőkben ezen s a rá következő éjjel megjelent északi fényt saját megfigyeléseink alapján írjuk le. Ezekből fogalmat alkothatunk magunknak arról a látványról, melyet az északi fény Páris szélességén fekvő helyeken nyújt.
Október 21-én, hétfőn esteli hat óra felé a horizon ÉÉNy-i táján pirosas fény mutatkozott. E fény lassan-lassan kiterjedt, emelkedett, s óriási ív alakját tünteté fel, mely Kelettől Nyugotig az égboltozat egész északi részét átölelte. Később néhány ragyogóbb színezetű, halvány-piros fénysugár az övnek homályosabb mezejét hirtelen áthasítván, a tünemény természetét illetőleg többé semmiféle kétség sem maradt fenn. Ez nem volt egyéb, mint pompás északi fény. Nappal az égboltozatot felhők fedték, melyeket azonban egy elég erős nyugati szél elsöpört. Este felé kiderült s midőn a tünemény kezdetét vette, az égboltozat majdnem azon egész részén, melyet átkarolt, csillagok ragyogtak. A fényes ívnek ragyogása és terjedelme egészen esteli nyolcz óráig folytonosan nagyobbodott, míg a zenithet elérte, s azon túl is haladt. A fénynek színezete, kivált a horizon közelében, a keleti és nyugati tájakon, határozottan piros volt. Észak felé kisebb volt az erőssége, s e helyen az a homályosabb szelvény, melyet a sarkfénynek fényes övén belül gyakran megfigyeltek, észrevehető volt.
Kivéve azokat a sugarakat, melyek szabálytalan időközökben az ívek bekerítette mezőt itt-ott hasították, és mely pirosas-fehér vagy gyengén narancsszínű volt, pirosnál egyéb szint az ívnek egy része sem mutatott. Ámde e szín gyakran változtatta tónusát: majd rózsaszínű, majd igen fényes, ragyogó vérvörös, majd pedig igen sötétvörös volt; mindamellett egy pillanatra sem szünt meg átlátszósága s hátterében a harmad-, sőt a negyedrendű csillagok is láthatók voltak; a Nagy- és a Kis Medve – Gönczöl-szekér, – Cassiopeia, Aldebaran, a Plejádok (Fiastyúk) stb. egész tisztán látszottak. Abban a pillanatban, midőn az ív a zenithet elérte, egész külső szélét fehéres szegély képezte, bizonyos tejszerű színezettel, mely némileg a Tejúthoz volt hasonló, de ennél sokkal szabályosabb és egyenletesebb. A tünemény, jóllehet folytonosan gyengülve, még esteli tizenegy óra után is látható volt. Ragyogásának maximumát, úgy látszik, nyolcz és fél kilencz óra között érte el.
A következő este, október 25-én, ismét északi fénynyel köszöntött be; csak jelzem azon ismertető jeleket, a melyekben az előbbitől különbözőnek tünt fel előttem. A fény ezúttal is átölelte kelettől nyugatig az egész égboltozatot és a tetőponton túl lépett, azt északra hagyván maga
mögött. Északon, mintegy 30'-nyira a horizon fölött, csak egy kis terjedelmű felületet lehetett látni, mely olyan pirosas színezetű volt, mint az ívnek többi részei. Észak és nyugat között az égboltozaton egy részt lehetett észrevenni, mely zöldes-fehér, opálozó színezetével az égbolt többi részeivel ellentétben állott.
Ép úgy, mint az előbbi napi északi fénynél, itt is időről-időre fényes sugarak hasították a halványpiros mezőt, a nélkül hogy irányukból a kisugárzás középpontjára határozottan következtetni lehetett volna. E sugarak egyike egyenes megnyúlt alakjával, mely közepén elég széles volt, helyének állandósága- és tartósságával feltünt előttünk; majdnem felhőnek lehetett volna nézni. Esteli 7 és 8 óra között a fénysugarak feltünedezésének jelensége igen különös jelleget öltött, melyet véleményünk szerint érdemes leírni. Androméda és Pegazus csillagzatoktól keletre, egy oly helyen, mely ezen csillagképletnek két negyedrendü, μ- és λ-val jelölt s a "négyszög"-höz igen közel eső csillaga mellett található, hirtelen két, azután három kis fénypamat fehéres rózsaszínben tünt fel, melyek kis fényfelhőkhöz vagy ködökhöz voltak hasonlók: ezek kezdetben eredeti alakjukat megtartva, lassankint megnyúltak, mint megannyi egyenes fénysugár, a kérdéses pont felé tartva. Lassanként minden irányban s nagyságban új meg új sugarak tüntek elő, melyek azonban mind az égnek ugyanazon pontja felé tartottak, minek következtében ezen a helyen a dicskoszorúhoz hasonló tünemény állott elő.
Ugyanabban az órában két meglehetősen fényes tűzgömböt pillantottunk meg, melyeknek azonban sem kiinduló pontját, sem pedig irányát nem bírtuk pontosan feljegyezni.
Az ilyen pompás északi fény, a milyennek leirását épen most olvastuk, a mi égövünkön elég ritka tünemény. De ha a mérsékelt övröl a sarkvidékekre megyünk át, a sarkfény nemcsak sokkal gyakrabban lép fel, hanem, a mint azt egy szemtanú, MARTINS, mondja: "a tünemény ott oly fénynyel és nagyszerűséggel mutatkozik, hogy ehhez semmi sem hasonlítható. Ragyogó és változatos mint egy tűzijáték, s a látványosság minden pillanatban megújul. A festőnek nincs ideje e mulékony alakok rögzítésére, a költőnek a leirásukról le kell mondania. Az egyik északi fény soha sem hasonlít a másikhoz; változik a végtelenségig." Mielőtt az északi fény sokféle és bonyolódott tüneményeinek részletes és rendszeres leirását adnók, engedjük át az imént idéztük tudósnak a szót. Lássuk, mily szavakban vázolja azoknak a képét, melyeket a Lapponiában és Spitzbergákon tett utazása alatt megfigyelhetett.
"Az északi fény majd csak egyszerű szétszórt fényből vagy világító
felületekből áll, majd pedig tündöklő fehér fényben ragyogó sugarakból, melyek a horizonból kiindulva, az egész égboltozaton végig futnak, mintha egy láthatatlan ecset járná be az eget. Olykor megáll: a bevégzetlen sugarak nem érik el a tetőpontot, hanem az északi fény más ponton tovább fejlődik; a fénysugarak egész bokrétája tör elő, legyezővé fejlik szét, azután halványodik s eloszlik. Máskor meg hosszú, aranyozott szőnyegek, drapériák függnek a szemlélő feje fölött, ezer módon redőkbe hajlanak s hullámzanak, mintha szél lengetné. Látszólag csekély magasságban lebegnek s az ember szinte csodálkozik, hogy az egymáshoz surlódó redők suhogását nem hallja. Leggyakrabban világos ív rajzolódik le észak felé; egy sötét szelvény választja el a horizontól s komor színe a fényesen fehér vagy ragyogó vörös színű ívvel ellentétet képez, mely sugarakat lövell ki, tágul, szétoszlik s csakhamar fénysugarakból összeillesztett legyezőt tüntet elő, mely az északi eget elborítja, lassanként egészen a zenithig felhatol, mely helyen a sugarak egyesülve, koronát képeznek s ez ugyancsak minden irányba új fénynyalábokat szór. Az ég ilyenkor tüzes boltozatnak tűnik fel; a kék, zöld, sárga, vörös, fehér színek játszanak az északi fény rezgő sugaraiban. Ámde ez a fenséges színjáték csak kevés pillanatig tart! Legelőször is a korona sugarainak kilövellése marad el, azután lassan-lassan gyengül; az égbolton csak szétszórt fény ömlik el; itt-ott könnyű felleghez hasonló egyes fénylő folt, mint valami lüktető szív, mely hihetetlen gyorsasággal terjed s összehuzódik. Csakhamar ezek is elhalványulnak; minden összefoly s elhal; az északi fény úgy látszik vonaglik. A csillagok, melyeket elhomályosított volt, új fényben ragyognak s a hosszú, komor és mélységes sarkvidéki éjszaka korlátlan uralmát a föld s az oczeán jeges magányaira újból kiterjeszti." ("Du Spitzberg au Sahara.")
2. Történeti vázlat az északi fényről.
Azon leirásokban, melyeket a régiek a különféle légköri fénytüneményekről ránk hagytak, nem könnyű az ismertető jeleket megtalálni, melyeket az északi fény jelenségére alkalmazni lehetne. A kozmikus és a légköri tünemények nem ismeréséből eredő tájékozatlanság okozta, hogy ARISTOTELES-től PLINIUS-ig az üstökösöket, hulló csillagokat, tűzgolyókat, az égi háború elektromos fénytüneteit, az állatövi fényt és az északi fényt minden megkülönböztetés nélkül a tünemények egy-ugyanazon csoportjába sorolták, jóllehet a szerzők nem mulasztották el, hogy mindezeket húsz különféle névvel is el ne lássák. Vajjon északi fényről beszél-e ARIS-
TOTELES, midőn egy tüneményről írva, azt "füsttel kevert lánghoz, kialvó lámpa világához és rét égéséhez" hasonlítja? Nem az a sötétebb szelvény lebeg-e ugyane szerző szemei előtt, mely az északi fény ívén belül fekszik, midőn a következőket mondja: "Azon öblözet, – chasma – nyilás, mely az ég e táján látható, azért neveztetik ennek, mivel az egész környezetet érő fény megszakadása; s kék, feketés szinezete miatt, a mélység bizonyos nemével látszik bírni."
Ime ismét egy más leírás, mely SENECA "Quaestionum naturalium libri VII" I. könyvéből van véve, s mely ARISTOTELES-éhez hasonlít, de ennél szabatosabb és alig érthető másra mint északi fényre:
"A bothynok tüzes üregek az égboltozaton, melyeket belülről mintegy koszoru környez, s melyek egy köralakú barlangnak bejárásához hasonlóak. A pythiseknek óriási tűzhordó alakjuk van, mely majd mozog, majd pedig helyben felemésztődik. Chasmák alatt pedig azon lángokat értik, melyeket az égboltozat feltárulása közben, saját mélyében meg lehet pillantani. E tüzek alakja ép oly változatos, mint színeik; lehet ez pl. a legélénkebb piros vagy a kialvó láng színe; a világosság olykor fehéres, olykor vakító fényű, máskor pedig sárgás és egyenletes, mely nem pislog, se nem sugárzik." SENECA továbbá szól "azon tüneményekről, melyeket a történelemben gyakran idéznek; ilyen a tűzbe borult ég, melyben az izzás oly magasra hág, hogy a csillagokkal összevegyülni látszik s máskor ismét oly mélyen ereszkedik le, hogy messze eső tűzvésznek látványát nyújtja". Ez valóban a mi égaljunkon látható északi fénynek megkülönböztető vonása, mely legtöbbnyire csakis a horizonon látható pirkadásra szorítkozik s lángoszlopai csak kivételesen emelkednek a tetőpontig, amint azt föntebb az 1870. évi okt. 24. és 23-re esett megjelenéseinél láttuk. Hajdanta tűzvészekkel csak úgy összetévesztették, mint manapság: "Tiberius alatt cohorsok, egy fénytüneinénytől megcsalatva, mely az éjszaka nagy részén keresztül sűrű és kormos lángnak sötét fényét terjeszté, az Ostia coloniának segélyére futottak, melyről azt hitték, hogy tűzben áll".
Az északi fénynek ó- és középkori történetére vonatkozólag több részletébe nem bocsátkozunk, mivel a leírások, melyeket a szerzők hátrahagytak, leggyakrabban mesékkel, fantasztikus leírásokkal vannak összekeverve. Ezeket a megfigyelőknek babonás hiszékenysége kétségtelenül jóhiszeműleg találta ki, s melyeknek ez okból valami nagy tudományos becsük nincs is. * MAIRAN Traité de l'Aurore boréale czímű művében számos ily adatot idéz.
* Nézzük pl., mily szavakka1 beszél CORNELIUS GEMMA két északi sarkfényről, melyek közől az egyik az 1575. év február –, a másik pedig szeptember havában volt látható. "Az egyik, úgy mond, febr. 13-án esti 9 óra táján, a másik pedig Szent-Mihály előestéjén, vagyis ugyan ez év szept. 28-án kevéssel a nap leáldozása után 7 óra felé mutatkozott. Az alakzatok elrendezése, természete és változatossága, melyekben az első mutatkozott, hű képét állítá szemeink elé mindazon bajoknak, szerencsétlenségeknok és a sors összes csapásainak, melyek nem sokára Flandriára nehezedtek.... Mit is jelenthetett az a két csodálatos, nagy ív! Úgy tetszett, hogy egyikök, mely inkább észak felé húzódott, abból a sötét örvényből, melyből még több sugár is lépett ki, nagy mennyiségű fényt merített volna; a másik, inkább dél felé hajolva, s különféle színeivel, melyekkel festve volt, valóságos szivárványt feltüntetve, kelettől egészen nyugatig terjedt, miközben Orion övén haladt keresztül. A legdélibb ív először is Orion öve közelében megtörött, s e résből nagy mennyiségű sugár, lángoló dárda és gerely szökött elő; hihetetlen sebességgel elröppentek: ez véres csatának képe volt."
Egészen a XVII. század első éveiig kell előrehaladnunk, nevezetesen 1621-ig, ha az északi fény első tudományos fölemlítését keressük. Ez azon északi fény, melynek megfigyelője és leírója GASSENDI * volt. LA MOTHE LE VAYER egy levelében, melyet "De la crédulité (A hiszékenységről)" czímmel látott el, már 1615-ben tiltakozik az égi tüneményeknek babonás magyarázata ellen. Egy kortársát idézi, ki azt állítja, hogy 1615. év okt. 26-án "tűzembereket látott az égboltozaton lándzsákkal viaskodni, mely rémítő látvány háborúk iszonyait jelenté s a melyek be is következtek," de ehhez hozzá teszi: "noha én csak úgy abban a városban voltam, mint ő és határozottan állítom, hogy jóllehet ugyanazt a tüneményt, melyről szó van, éjjel 11 óráig szakadatlanul szemléltem, semmi olyasfélét nem láttam, amit ő leír, hanem csak egy eléggé közönséges égi jelenséget, a milyen esetről-esetre megjelenik s fellángol, úgy amint ez az eféle légi tüneményeknél gyakorta megtörténik. Számtalan élő egyén tanuskodhatik a mellett, amit mondok."
A hiszékenység illuzióit lassanként a részrehajlatlan és higgadt megfigyelés váltotta fel. A tudomány a természetfölöttinek uralmát megtámadta. Ez időtől fogva a tudományos világ e tüneményeket figyelemmel kísérte s a szabatos megfigyelések száma szaporodott. CASSINI, a ki a légkörben végbemenő fénytüneményekre vonatkozó minden megfigyelést följegyzett, a végből hogy ezek sorából az állatövi fényre vonatkozókat különválaszsza: 1687-ben feltűnően fehér fény megjelenéséröl tesz említést, mely éjjel a láthatár északi részén mutatkozott s ezért északi fénynek nevezi el; kétséget nem szenved, hogy ez igazi északi fény volt. E tárgy-
* A tünemény modern nevét, az aurora borealis = északi hajnal, GASSENDI-nek köszöni. A XVII. század vége felé CASSINI lumière septentrionale = északi fény elnevezést is használja.
ban GASSENDI-től idézett szerzőnek leirását közli, melyben a fénytünemény egészen úgy van leírva, a mint az a sarkvidékeken látható. Az idézett hely a következő: "Grönlandban a nappalok és az éjszakák mindíg igen szépek, ha ugyan az az örökös pirkadás, mely egész éjjel tart, éjszakának nevezhető. Amíg e helyen a napok télen igen rövidek, addig az éjszakák igen hosszúak; ezek tartama alatt itt a természet oly bámulatos dolgot mível, hogy nem merném önnel közölni, ha a Chronique islandaise csodának nem irná le. A holdújság idejében, vagy a midőn az beálló félben van, Grönlandban különös éjjeli világosság támad, mely ezt az egész földet úgy megvilágítja, mintha holdtölte lenne; s mennél sötétebb az éjszaka, annál inkább világít e fény. Útját északon kezdi, a miért is északi fénynek nevezik; repülő tűzhöz hasonló s egy hosszú, magas kerítéshez hasonlóan terül szét a levegőben. Egyik helyről a másikra megy át s a honnét eltávozik, füstöt hagy maga után; egész éjjel tart s a napkeltével eltünik." A szerző hozzá teszi, hogy derült időben, ha az égboltozatot felhők nem borítják, e tünemény Islandban és Norvégiában is tisztán látható; hogy nemcsak a sarkvidékek népeinek világít, hanem a mi égaljunkra is átterjed s azt hiszi, hogy ez ugyanazon fénytünemény, melyet GASSENDI 1621. év szept. 13-án megfigyelt és PEREISEC életében leirt s azonkívül északi fény-nek elnevezett. (CASSINI: Découverte de la lumière céleste qui paroist dans le Zodiaque.)
A XVIII. században nagyszámú megfigyelő tanulmányozta az északi fényt; ezek közől ROEMER, LIEBKNECHT, HALLEY, MARALDI, de PLANTADE, GODIN és MUSCHENBROEK neveit idézzük. Kezdtek már elméleti magyarázatokat is adni és MAIRAN Traité de l'Aurore boréale czímű művét közzé tette, mely nagy sikert aratott.* A javaslatba hozott hipothéziseket majd megemlítjük. De meg kell jegyeznünk, hogy a tüneményt azon a helyen, hol egész pompájában, megjelenésének teljes változatosságával és soha
* MAIRAN idéztük művében az északi fénynek az ő idejében ismert megjelenéseiről 583. évtől egészen 1751-ig táblázatot közöl. 1441-et talált, melyek közől csak 150 esik az 1621. évet megelőző időre; az évnek hónapjai között a következőleg oszlanak meg:
Január, február, márczius
April, május, junius
Julius, augusztus, szeptember
Október, november, deczember456
191
278
516Összesen: 1441 A sarkfény a téli 6 hónapban összesen 972-szer jelent meg; a nyári hónapok alatt ellenben csak 469-szer. Úgy látszik tehát, hogy a sarkfény nyáron ritkábban jelentkezett, mint télen.
nem gyanított gyakorisággal jelentkezik, egészen a mi napjainkig még csak ritkán tanulmányozták. S most hogy ezen érdekes tünemények leírását befejezhessük s az elméletet, mely azokat a földmágnességgel kapcsolatba hozza, kifejthessük: azon tudósokhoz kell fordulnunk, kik az északi fényt a helyszinén rendszeres vizsgálatok és tanulmányok tárgyává tették.
3. A sarkfény fizikai ismertető jelei: a sötét szelvény, annak magassága, szélessége és parallaxisa.
Az északi fényre vonatkozó megfigyelések egyik legnevezetesebb sorozata azon tudósoknak köszönhető, kik a Recherche nevű korvett-hajón 1838–1840. években Scandináviába, Lappföldre, a Spitzbergákra és Faroë szigetekre indult tudományos expeditióban részt vettek. A földmágnesség tanulmányozásával BRAVAIS és LOTTIN franczia, továbbá LILLIEHÖÖK és SILJESTRÖM svéd fizikusok voltak megbízva. BRAVAIS egy külön fejezetbe azon megfigyelések eredményeit foglalta össze, melyek tárgyát a sarkfény képezé. Bocsátkozzunk most ennek a fejtegetésébe, részben ELIE DE BEAUMONT tollától kölcsönözvén, azután magának BRAVAIS-nek értekezéséből vett néhány adattal helylyel-közzel kiegészítvén, – BRAVAIS-nek azon értekezéséből, mely a párisi Akademia nagy tudományu örökös titkárának, (ELIE DE BEAUMONT-nak) a hivatott birálók véleményével egyező nyilatkozata szerint a legvilágosabb, a mi e tárgyra vonatkozólag valaha iratott".
"Midőn az északi fénynek első, még kétes nyomai kezdenek az égboltozaton elterjedni, a szemhatáron kissé nyugatra az északtól sötét szelvény vehető észre, mely BRAVAIS nagyon valószínű gyanítása szerint nem egyéb mint sűrű ködtömeg, mely a sarkvidékek mérsékelt hőfokú tengereit állandóan borítja. A szelvény felett csakhamar fénylő mező tünik elő, mely a tűzvész világításához hasonló s egyszerűen a még nagy távolságban levő északi fény sugarainak a gőztömegeken történő visszaverődéséből eredhet. Bizonyos idő múlva világos ív rajzolodik a homályos kördarab fölé. Két vége: a lábai a szemhatáron állanak s tetőpontja, mely két egyelőn és részarányos darabra osztja, többnyire a mágnesi meridián szomszédságában van. Átlagban véve ezen meridiantól kissé nyugatra esik * s oly mértékben távolodik tőle, amint a horizon északi szélétől nagyobb és nagyobb távolságba jut; leginkább pedig akkor, midőn a zenithen túlhágva,
* BRAVAIS szerint a tetőponton fekvő ívekre nézve az elhajlás nyugat felé körűlbelül 11°; nagyobb a dél felé eső íveknél. Ezt az elhajlást első ízben ARGELANDER konstatálta Abo-ban.
a szemhatár déli széléhez közeledik, melytől egyes esetekben csak néhány foknyira tér el. *
Néha egyidejűleg több különálló ív is mutatkozik; kettőt igen gyakran lehet látni, ritkábban hármat, sőt kilenczet is birtak egyszerre megszámlálni. Szélességök átlag 7–8°-ot tesz, de olykor 25 foknál is több, nevezetesen a legmagasabb részen, ha ez a zenithet megközelíti. Ezen utolsó megfigyelés, mérésekkel összekötve arra a feltevésre vezet, hogy az északi fény ívei a föld felületéhez párhuzamos irányú lapok s BRAVAIS-nek
63. ábra. – Az 1838. deczemb. 10-iki északi fény, Bossekopban megfigyelve; kupola-alakú ívek és sugarak.
* A sötét kördarabot leírván, BRAVAIS a kérdések következő sorozatát veti fel, melyek még mind nincsenek megoldva: "A homályos kördarab mindig kíséri-e a sarkfényt? Ha pedig mutatkozik, következik-e utána az utóbbi? Mi a természete? Egyszerű contrast-tünemény-e? Lehet-e közönséges felhőhöz hasonlítani vagy pedig különös anyag létezését kell-e feltételezni, mely létrehozza?" Példákat idéz oly sark-fényre is, melynek megjelenését a homályos kördarab nem előzte meg; hat havi időközben, mely az égboltozat tisztaságával kivált, e kördarab teljesen kimaradt, ámbár éppen ez az idő tűnt ki a sark-fény gyakori megjelenéével. KEILHAU tanár határozottan kijelenti, hogy egy egész télen keresztül, melyet Talvigban töltött, a homályos kördarabot nem vette észre.
Valahányszor BRAVAIS e szelvényt megfigyelhette, az mindig a mágnesi meridianban volt, északi- vagy észak-nyugati-, olykor pedig keleti irányban. De figyelmeztet, hogy a jeges tenger éppen ebben ez irányban, alig néhány miriaméternyi [tízezer méternyi] távolságban feküdt. "A tél nagy részében, úgymond, óriási köd-réteg borítá s meteorologiai megfigyeléseink mutatták, hogy a légkör ez oldalról rendesen ködös volt, még pedig a nappal óráiban ép úgy, mint az éjjeli órákban. Ez a köd, megfelelő széltől hajtva, felénk vette útját s zenithünket elérve, hópelyhekben foszlott szét fölöttünk." A tünemény különböző körűlményei, úgy látszik, igen jól magyarázhatók e hipothézissel. Azonban BRAVAIS néhány nem nagy számu oly esetet is idéz, melyben fényes ívek és a sarkfény világító foltjai is megjelentek a sötét mező belsejében.
A sarkfény ívein végezett nagyszámú méréseket fejtegetve, BRAVAIS a magasság, ív-hossza és a szélesség értékeire középértékekül a következő adatokat vezette le (a magasságot a horizon északi pontjától számítva, mely okból a délre eső íveknél a magasság 90°-ot túlhaladja.)
Magasságok Tágasságok Szélességek Északi ívek
Tetőző "
Déli "44°,2
90°,0
123°,0152°,4
175°,4
184°,97°
25°
7°,8A 25 foknyi szélesség a zenithtől északra és délre 30°-ra eső ívekből van leszármaztatva.
egyúttal azon eszközök egyikét adta kezébe, mely az ívek földszin fölötti magasságának megmérését lehetővé teszi.*
E magassággal már rég foglalkoztak s joggal azt hitték, hogy azt azon parallaxisból lehet kiszámítani, mely két ismert távolságban levő állomáson levő megfigyelőnek egy ugyanazon íven egyidejűleg végzett méréséből ered. BRAVAIS, a meghatározás eme módszerét érvényesítendő, tizenhárom napi tartózkodásra, 1838 január 9-től 22-ig, a Bossekoptól 15 kilométernyire észak felé fekvő Jupvigba utazott a végből, hogy ott az északi fényt figyelemmel kisérje, mi közben munkatársai a régi helyen ugyanazon pillanatokban végzik a megfigyeléseket.
64. ábra. – 1838. október 17-iki északi fény, Bossekopban megfigyelve; hiperbola-ívek és koronák.
A bizottság igen sok ívről, s különösen a szabályos alakúakról nagy gonddal felvételeket eszközölt, melyeket BRAVAIS elegáns geometriai szer-
kesztésekkel, valamint ügyesen egyszerűsített trigonometriai formulák alapján tárgyalva, kimutatta: hogy ezen ívek, a híres christiániai tudós HANTEEN feltevésének megfelelően oly körgyűrűk távolati képeinek tekinthetők, melyeknek középpontja a mágnes-sarkon átmenő földsugárban van és síkjuk ugyane sugárra merőlegesen áll.
Formuláiból minden egyes esetre a gyűrűnek földszin fölötti magasságát megkapta s a mérés ezen módja, a másik kettővel összevetve, arra a következtetésre vezette, hogy az északi fény gyűrűi 100–200 kilométer magasságban vannak, azon rétegekben, hol a hulló csillagok és a tűzkövek izzásba jönnek és világítanak, vagyis a föld levegőburkolatának szélső határai felé, melynek terjedelmét hosszú időkön keresztül kisebbnek vélték.*
Az északi fény geometriai elemeinek meghatározására BRAVAIS előtt más megfigyelők is – fizikusok és csillagászok – törekedtek már, s különösen az íveknek a földszín feletti magasságát keresték. Ámde e kisérletek igen eltérő eredményekre vezettek. Ugyanis míg CHRISTIE és HANSTEEN az 1831 jan. 7-ki északi fényen egyidejűleg végzett méréseikből 37 és 192 kilometer között váltakozó magasságokat nyertek, addig THIENEMANN, WRANGEL, STRUVE, FARQUHARSON véleménye szerint az ívnek legnagyobb magassága a felhők legfelső útján túl nem terjedt. Ámde véleményök, úgy látszik inkább csak egyik-másik északi fény alkalmával látott fényhatásokra, mint biztos mérésekre van alapítva. BRAVAIS ámbár készséggel beismeri, hogy az olyan elmosódott határvonalra, a minő az északi fény íveinek széle, igen nehéz kellően rá czélozni, mindamellett kiemeli, hogy adatai, melyeket kisérleteiből kapott, valószinűségökben sokat nyernek abból a tényből, hogy az ívek átlagos magasságául talált értékek (100, 150 egész 200 kilométer) ugyanoly rendű nagyságok, mint "azok, melyeket az ívek nyilásának a mágnesi meridiánra merőleges látszólagos forgásuk közben beálló változásaiból, továbbá a zenithen átmenő ívek tetőpontján és talpain lemért szélességéből levezetett".
Többféle látszat kelthette fel a hiedelmet, hogy az északi fény csekély magasságban, közeli rétegekben székel. BRAVAIS taglalja azokat s nehézség nélkül kimutatja, hogy távolról sem meggyőzők. "Az az illuzió, mely arra késztet, hogy az északi fényt kis távolságban keressük, olykor egyszerűen fényének füstszerű megjelenéséből ered (65. ábra), különösen pedig akkor, ha hömpölygése a gőzgépből kitóduló gőzgomolyagok mozgására emlékeztet; ilyen ismertető jelnek természetesen semmiféle becset nem tulajdoníthatunk." Hegyes tájakon az északi fény néha úgy tűnik fel, mintha
* L. ELIE DE BEAUMONT, Éloge historique d'Auguste Bravais.
a megfigyelő s a hegység között foglalna helyet; úgy tetszik, mintha sugarainak alapja a hegycsúcsok alá nyúlna le. Egy ily jelenséget BRAVAIS is vett észre, melyet a fénynek a kristályos havon történő visszaverődéséből magyarázott.
65. ábra. – 1874. Februárban megfigyelt északi fény (a Tegetthoff expeditioja); a sarkfény füstszerű megjelenése.
Van egy vélemény, mely nemcsak a sarkvidékek lakói, hanem a fizikusok egy része között is el van terjedve, s azt tartja, hogy az északi fényt valami különös zaj kiséri. Ezt a bossekopi megfigyelők nem bírták meghallani, noha igen sok északi fénynek minden egyes fázisát megfeszített figyelemmel követték. BRAVAIS azt gondolja, hogy azok, akik abban a véleményben vannak, hogy a hangot csakugyan hallották, többféle csalódásnak eshettek áldozatul. Ilyen a szél süvöltése, a hóförgeteg, a tenger távoli
moraja, a megolvadt hónak újra fagyását követő recsegés stb. Ugyane tárgyra vonatkozólag SILJESTRÖM nézetét is fölemlítjük, mely BRAVAIS-éval egyezik.
"Némi felvilágosítást akartam magamnak szerezni Finmark lakóitól az északi fény kinézésére, s különösen ezen állítólagos hangra vonatkozólag.
Azok közül a legtöbben, kikkel e tárgy felől beszéltem, azt állították, hogy az északi fényt valóban hallották oly esetekben, midőn az rendkívüli fényben tündöklött. Többen még azt is mondták, hogy az északi fény szemök láttára a földre ereszkedett s fényével bekerítette őket; ez kivált akkor történt meg velök, midőn a Finmarkot a tulajdonképeni Lappóniától elválasztó nagy, hegyes fensíkon tél idején keresztül utaztak. A lappok általában hiszik, hogy az északi fényben lehet bizonyos hangot hallani, melyet az iramszarvas lábízületeiben, menésközben keletkező zörejhez hasonlítanak s mely az elektromos szikra serczegéséhez hasonlít.
Én azt hiszem, hogy mindez állítások érzékcsalódásból eredhetnek. Először is a mi az északi fénynek a földszínre ereszkedését illeti, csak arra a csalódásra kell gondolni, melyet a határtalan hófedte síkon a fénynek visszaverődése előidéz, ha az egész égboltozatot erős sarkfény borítja. THOMAS, kaafiordi bányamérnök azt állítja, hogy az északi fényt önmaga és egy hegység között látta, s a hegységet nekem meg is mutatta; azonban semmiféle hangot nem hallott. Az északi fénynek állítólagos zörejét nem merném tagadni; de legalább könnyen magyarázható illuziót gyaníthatunk benne.
Az egész égboltozatot lángbaborítottan látva – erős északi fény idejében az ég ilyen szokott lenni, – szemlélve a változó és rohamos mozgásban levő fényességet vagy akár azokat az egy pillanat alatt képződő fényoszlopokat, melyek röppentyűk módjára rémítő sebességgel előtörnek s élénk fényben tündökölnek: valóban természetesnek találom, hogy a szemlélő csalódásba esik, azt képzelvén, hogy mindezen tüzes jelenségek serczegését is hallja, s hallóérzékének olyas valamit hoz tudomására, a miről csakis látó érzékével győződött meg. Másrészt meg ismeretes, hogy mily könnyen terjed valamely tévedés hagyomány utján, az elfogulatlan érzékek tanúskodása daczára, ha ily tévedés egy esetben csakugyan bekövetkezett.
Azon egyének között, kiket e tárgyra vonatkozólag kikérdeztem, egy 60 éves öreg ember is volt, a kinek Finmarkra vonatkozó számos más kérdésre adott feleletet is köszönök. Hát ez az ember, ki sok mezőgazdaságí kisérlettel foglalkozott s ki az égnek állapotát s a szeleket mindig
I. TÁBLA.
SARKFÉNY A DÉLI SZEMHATÁRON
Bosekop-ban megfigyelve, a fényív kampós alakjával.
figyelemmel kisérte, az északi fénynek állítólagos zörejét sohasem hallotta! Ez okok alapján e tény legalább is kétségesnek tünik fel előttem. (Voyages en Scandinavie, en Laponie etc. Aurores boréales.)
4. A sarkfény fizikai ismertető jelei: fénye, színei, íveinek és sugarainak mozgásai.
Az északi fény geometriai alakulását és valószínű távolságát megbeszélvén, fizikai megjelenésének és fényének tanulmányozására térünk át.
Az északi fény ívelnek alakja gyakran oly különös és oly szabálytalan, hogy leírása teljes lehetetlenné válik. Csak a rajz adhat róla fogalmat Az I., II. és III. tábla, továbbá a, 63–69-ik ábrák pótolják e hiányt.
Mindamellett kiemeljük, hogy az északi fény egyik legsajátságosabb és legállandóbb alakja BRAVAIS szerint az, a mely függöny redőzetéhez hasonló külsőt kölcsönöz neki s mely zászlónak vagy hadi hajók vízirányosan kibontott s szélben lengő lobogóinak redőire emlékeztet. "Kétségtelenül nem puszta optikai csalódás, úgymond BRAVAIS, ha a szemlélő az ív anyagában hullámzó redőket, homorú és domború részleteket lát, ámbár a legkevesebb esetben képes ez irányban némi bizonyosságra vergődni. E mennyezetes, redőzött alakzatok alig mutatkoznak egyébkor, mint az egymás mellett elhelyezkedő sugarak alkotta ívekben; a teljesen ködszerű ívekben igen ritkák s az északi fény legfeltünőbb jellemző vonásait képezik." BRAVAIS a sark fény kampós alakzatait is fölemlíti, melyeket az ív keleti ága gyakran ölt, midőn felső végén felgörbül s az égboltozataak az ív csúcsa fölé eső része felé vonul; az ív nyugati ágában a kampós alak ritkábban látható.
Sajátszerű tünemény az íveknek helyváltozása. Az ívek ugyanis, ha már egyszer kifejlődtek, nem maradnak állandóan ahhoz a helyhez kötve, a melyen képződtek, hanem észak-déli, vagy dél-északi irányban önmagukkal párhuzamosan eltolódva, helyöket megváltoztathatják. "Oly ív, mely kezdetben az északi szemhatár közelében mutatkozott, fokozatosan emelkedhetik, elérheti a zenithet, a déli horizonra leszállhat, s itt egyideig megállva, előbbi útjára visszatér. Az ív lábai e közben az iránytű keleti és nyugati oldalán egy helyhez szegezve maradnak, s úgy tetszik, mintha e pontok körül mintegy csuklókban megfordulnának." * A kampós íveken a moz-
* BRAVAIS megfigyeléseinek jegyzékéből megállapítja, hogy a sarkfény ívei északról dél felé 60-szor, – délről észak felé pedig 39-szer látszottak haladni. 25 éjszakán e mozgások közül csakis az első volt tapasztalható, 11 éjszakán pedig az ellenkező irányú mozgás; végül 17 éjszakán két ellenkező irányú mozgást lehetett megfigyelni.
gás egy másik nemét is fel lehet ismerni: mozgást nyugatról kelet felé, vagy kelet felől nyugati irányban. Végül megesik még az is, hogy az ív lábai egymással ellenkező irányokban eltolódnak, miközben az ív magassága ugyanaz marad; a dolog ez esetben úgy tünik fel, mintha az egész ív a függőleges irány körül forogna, még pedig vagy a napi mozgással egyező, vagy evvel ellentett irányban.
Az ívek eltolódásának sebessége gyakran 5, kivételesen 7 fokot ér el perczenként. Az ívek magasságát 200 kilométernyinek tételezvén fel, első esetben a tényleges sebesség másodperczenként 300 méterrel egyenlő, természetesen azon feltevés mellett, hogy az ívek látszólagos mozgásának valamiféle súlyos anyag tényleges mozgása felel meg.
A sarkfény íveinek fénye egyenletesen sárgás-fehér, az ívek alsó széle élesebben van határolva, mint a felső, a mi részben abban leli magyarázatát, hogy az előbbi a nézőtől nágyobb távolságra esik; noha a különbség még onnét is eredhet, hogy az északi fényt okozó anyag az északhoz legközelebb álló oldalon sürűbben van felhalmozódva. A mi a sarkfény íveinek fényességét illeti, BRAVAIS a legerősebb ív fényerősségét az elsőrendű csillagokéval hasonlítja össze; de legtöbb esetben a másod-, s legfőképen a harmad- és negyedrendű csillagok fényességéhez hasonlítható.
"A legkülönösebb tünemény, melyet az északi fény ívei mutatnak, kétségbe vonhatatlanul az, hogy szélességök mentében rövidebb sugarakra törekszenek szétbomlani, melyek a mágnességi zenith felé tartanak. Az ívek igen gyakran a szélekre keresztben álló sávokból összetetteknek látszanak, mélyek végei élesen vannak elvágva egy szabályos görbe vonal mentében, mely az ív alsó szélét képezi. Valószínűleg nem a teljesen ködös kinézésű fényívek a leggyakoriabbak; a sugarakból álló ívek, a sugaras ívek rendkívül gyakran mutatkoznak." E két alak között valamennyi közbeeső alakot meg lehet találni, azonkívül a ködszerű ív gyakran részben, vagy egészen sugaras ívre bomlik. A 63., 64. és 66-ik ábrák eme részleges szétbomlás példáit tüntetik elő.
A sugaraknak, ezen világító oszlopoknak fényessége, melyek BRAVAIS szerint a sarkfény jelenségeinek második tipusát képezik, valamint az íveké, szintén változó; de egyenlő felületek mellett élénkebb. Mindamellett a csillagok ezeken keresztül is láthatók, s ha eltűnnek, ez a háttér világossága miatt történik, melyen megjelennek. A sugaraknak kétféle mozgásuk van: az egyik
II. TÁBLA.
SARKFÉNY,
Alaská-ban 1868. deczember 27-én Whymper-től megfigyelve.
66. ábra. – Sarkfény és hold-udvar, Bossekopban megfigyelve 1883. év november 2-án.*
abban áll, hogy a sugarak a zenith vagy a szemhatár felé meghosszabbodnak; a másik pedig abban, hogy jobbra vagy balra párhuzamosan eltolódnak. E két mozgás olykor rendkívül gyors. BRAVAIS felemlíti, hogy egy sugár 27 másodpercz alatt 90 foknyi szöget futott be. Oldaluk felé a fény-oszlopok mozgása ugyanezen megfigyelő állítása szerint csak látszólagos; azt hiszi, hogy e mozgás legtöbb esetben egyszerűen a fény játékának
67. ábra. – 1838. szept. 28-iki sarkfény. A tekercs-alak, s a sarkfény anyagának forgó mozgása.**
* "Ezen sarkfénynek s az udvarnak fénye benső kapcsolatban vannak egymással, mivel ott, hol az udvart sugár metszi, az udvar szélesebb és fénye jobban össze van pontosúlva" (LILIENHÖÖK).
** "Az ezen ábrában előtüntetett sarkfényalakzat a zenith táján bizonyos ideig forgásban volt" (Voyages en Scandinavie, en Laponie etc.)
tekinthető, mely onnét ered, hogy mozdulatlan oszlopok egymásután megvilágíttatnak; ennek következtében hullámzó mozgás vagy hullámzás tüneménye nevével jellemzi. A hosszamenti vagy reszkető mozgás egyes érdekes részleteket tüntet fel. Ha a sugár, majdnem teljesen helyéhez kötve, fölfelé vagy lefelé hirtelen meghosszabbodik, azt mondják, hogy a sugár lövell; játszadozik vagy tánczol akkor, ha váltakozva lebocsátkozik, vagy fölszáll a nélkül, hogy hossza észrevehetőleg megváltoznék. Ez, úgymond BRAVAIS, a leggyakoribb jelenség, s egyike azoknak, melyek a sarkfényt a legjobban jellemzik. E játszadozó és tánczoló sugarak a régi szerzők caprae saltantes-ei (ugráló kecskéi), a New-Foundland és Canada lakóinak marionette-jei, s az angolok merry dancers-jei (vidám tánczolói)."
A sarkfény sugarai olykor nagy számban akként vannak elhelyezkedve, hogy az égboltozatnak mind egy és ugyanazon tájéka felé mutatnak, s ennek a közepe homályos marad. Az egész tünemény némileg koszorúhoz hasonlítható. A 63. ábra, ha a középső sávot s a két oldalán látható ívet nem tekintjük, ezt a jelenséget mutatja. Az alakzatot a távolat hatása hozza létre, melyet könnyen meg lehet magyarázni. "Ha a föld légkörének a megfigyelő állomása fölé eső részét különvált sugarak nagy száma foglalja el, melyek egymással s az inclinatio-tűvel párhuzamosak: a távolattan szabályai szerint összefutó pont képződik, mely felé valamennyi fénysugár látszat szerint igazodik. Ez az égboltozatnak azon pontja, melyben a megfigyelő szeméből az inclinatio-tűhöz párhuzamosan húzott látó vonal az égboltozatot metszi; e metszéspontot a mágnességi zenith-pontnak, mágnességi tetőpontnak nevezzük."
A sarkfény ezen koszorúi nem mindig teljesek; kisebb-nagyobb szeletekből hiányozhatik a fény. Néha ragyogó külsőt vesznek fel; a sugarak, melyek alkotják, élénken világítanak; azután mozgásba jönnek, szokásos sárgás színezetöket levetkőzik és piros meg zöld szint öltenek; e pillanatban, úgy mond BRAVAIS, "a koszorú a pompának legmagasabb fokát mutatja, melyet a sarkfény egyáltalában kifejthet". Nevezetes körülmény, hogy mialatt eme fényes koszorúk felragyognak, a sarkfény egyéb fényjelenségei elhalaványulnak, hogy e tünemény eltűnése után újból megjelenjenek. Ilyenkor gyakran megesik, hogy a sugarak szétmennek, észak-vagy dél-, vagy pedig egyszerre mindkét irány felé vonulva; nagyon elhalványulnak, óriási hosszt érnek el s az egész szemhatárt rengeteg fény-övvel veszik körül.
Hogy az összes változatos alakzatokat leírjuk, melyekben a sarkfény megjelenik, még a pajzsokat, tojásdad alakú, a bárány felhőkhöz hasonló fényes foltokat kell fölemlítenünk; nem különben a sarkfény felhős köd-
szerű, és gőzalakú fényfelületeit, melyek az égboltozatnttk tetemes részét, olykor pedig csaknem az egész eget beborítják s végül még a sávokat, bizonyos ködalakú oszlopokat, melyeknek két kiváló esetét a 68. és 69-dik ábrák mutatják. Mindezen, most felemlített fény-alakzatok, ha az égboltozat felső részein jelennek meg, nem épen erős fényűek; ha ellenben a horizon közelében halmozódnak fel, nagy tűzvész fényességét mutatják. Szabályta-
|
68. ábra. – Deczember 25-iki sarkfény; sávok. |
69. ábra. – 1839-ben jan. 3-án Bossekop-ban megfigyelt sarkfény, összehajló ívek. |
lan, lüktetésszerű mozgásokat végeznek, melyekben rendesen egytől-egyig részt vesznek, úgy hogy valamennyi fényfolt és felhő fénye egyidejűleg gyengül vagy erősödik. Az égboltot csak késő éjjeli órákban lepik el, s megjelenésök rendesen a sarkfény közelálló megszünését jelenti.
Bármilyen legyen is a sarkfényt előidéző anyag természete, minden a mellett bizonyít, hogy végtelen finomnak kell lennie. Hiszen láttuk, hogy a csillagok fénye alig szenved gyengülést, ha ez anyagon átmegy. Azonkívüli ARGELANDER Abo-ban végzett csillagászati megfigyeléseivel még csak nyomát sem fedezte fel az északi fény törésének, és BRAVAIS a sarkcsillag magasságát határozván meg, e tény helyességét igazolta.
A sarkfény világító ereje általában kisebb, mint a teli Hold fényeé. "A január 10-ki rendkívül fényes koszorú világítása mellett, úgy mond BRAVAIS, épen csak hogy elolvashattam néhány szót, mely a nyomtatásban petit elnevezés alatt ismert betűkkel volt szedve. Ugyanezen nyomtatás a teli hold világosságánál könnyen olvasható." Az ívek és sugarak fényessége a hold fényét sohasem éri el.
A sarkfényt kisérő eme tünemények leirását színökre vonatkozó néhány szóval fogjuk bevégezni. A sarkfény színe rendesen fehér; de halvány sárgába vagy vörhenyesbe is átmehet. A midőn a fényesség fokozódik s az imént leirt rohamos mozgások megkezdődnek, a sugarak színeket öltenek; a fénylő sárga világosság a végekről a középpont felé vonul, a végek pedig pirosak és zöldek lesznek. Mennél ragyogóbb a színek egyik öve, annál ragyogóbb a másik is. A sarkfény piros színe ibolyába játszik, a zöld szín pedig – mely különben eléggé élénk, – kissé kékes.
BRAVAIS az északi fényt spektroskóppal nem vizsgálhatta, mivel azon időben, midőn e tudós számos megfigyeléseit Lappóniában végezte, a színkép-elemzés módszere még ismeretlen volt. Azóta azonban kiderült, hogy azon számos változó sáv között, melyek a sarkfény spektrumát alkotvan egy, mely abban állandóan látható; ez egy zöld vonal, melynek ANGSTRÖM megfigyelései szerint 0,000557 mm. hullámhossz felel meg. RESPIGHI, WINLOCK és CLARCK, valamint sok más tudós, kik az 1872. évi febr. 4-én fellépett sarkfényt e szempontból vizsgálat alá vették, mind megerősítik, hogy ANGSTRÖM vonala az égbolt egész felületén látható, SECCHI e tárgyban következőleg nyilatkozik: "Azon véleményben voltunk, hogy a hidrogen vonalait látjuk; ámde helyöket kielégítő módon nem határoztuk meg. Ezenkívül még folytonos spektrumok darabjai is láthatók voltak. Azon pillanatokban, midőn a tünemény fénye növekedett, több vonalat pillantottunk meg s a spektrum egy része a zöldben, úgy mint a nitrogén spektruma rovatékosnak mutatkozott. Ebből látható, hogy
a sarkfénynek összetétele nagyon változó." ZÖLLNER a sarkfény jellemző vonalát alacsony hőmérsékletű oxigénnek tulajdonítja. RESPIGHI ugyanazt a vonalat az állatövi fényben is megtalálta, a mi szerinte a kettőnek közös eredetéről tanúskodik. Végre biztosnak látszik még az is, hogy e vonal a nap koronájának spektrumában is megvan.
Miután a sarkfény tüneményét minden részletében leirtuk, s mielőtt a magyarázására javaslatba hozott feltevésekről megemlékeznénk, elő kell adnunk azt, a mi megjelenése gyakoriságára vonatkozólag ismeretes.
BRAVAIS megfigyelései szerint, melyek a téli időszakban valamivel több, mint hat hónapra – 1838 szept. 19-től 1839 april 8-ig, – összesen 201 napra terjedtek, a sarkfény 151 napon jelentkezett. Mivel a fenmaradó 50 éjjel az ég többnyire be volt borulva, azt következtette, hogy "az olyan éjszakák, melyeken sarkfény nincs, mindenesetre kivételes éjszakák". Vajjon vég nélkül fog-e a sarkfény ezen állandósága a sarkvidékeken megmaradni? Oly kérdés, melyre a tudós megfigyelő nem mert feleletet adni, ámbár a Finmark lakóinak szóbeli tanúskodásában épen semmi sincs, a mi arra engedne következtetni, hogy az 1839. év telén a sarkfény gyakrabban jelentkezett volna, mint a megelőző telek folyamában. Sőt ő azt hiszi, hogy e tünemény gyakran fényes nappal is megvan, éppen úgy, mint éjjel idején s ilyformán "két vagy három egymásra következő éjszakának sarkfénye talán egy és ugyanaz a tünemény, melynek tartama több huszonnégy órányi időre terjed."
"E megszakadás nélküli egymásra következés nem akadályozza azt, teszi hozzá BRAVAIS, hogy a sarkfény, nyilvánulásainak legalább egynémelyikében, a naponkénti periodus törvényének alávetve ne legyen. Igy az ívek, a sugarak vagy pajzsok megjelenése; az óra, melyben a fényes felületek színeket öltenek, ragyogásuk maximumát elérik, hullámzanak vagy lüktetnek, eltünésük órája stb. bizonyára nem a véletlentől függenek. Az egymásra következő változások időszakossága igen szembeszökő, valamint az őket kisérő mágnességi háborgások periodusa." A tünemény rendesen esteli 10–11 óra táján van legnagyobb ragyogásában.
Megfigyeléseinek taglalásából arról győződött meg BRAVAIS, hogy az ívek és sugarak mozgását sem a Föld forgásának – vagy keringésének, – sem pedig a Naprendszer világtérbeli haladásának nem lehet tulajdonítani. Ebből azon következtetés vonható, hogy a sarkfény földi, légkörbeli tünemény, nem pedig kozmikus, földgömbünkön kívül eredő tünemény.
Tekintve a sarkfénynek csaknem örökös tartamát a sarkvidékeken, joggal mondható, hogy világossága mintegy kárpótlásul nyújtatott a nap látásától megfosztott ezen vidékeknek. Ehhez még a hold világossága is
járul, mely akkor, midőn holdtölte idejében a nappal oppositióban van, majdnem állandóan a szemhatár fölött marad.
A hold és a sarkfény együttes világítása, úgy mond ELIE DE BEAUMONT, a sarkvidékek téli éjszakáinak homályát jelentékenyen enyhíti. Ezen bizonytalan világítás a lappoknak, a szamojédeknek, az eszkimóknak elég arra, hogy mellette az országukat beborító határtalan hómezőket rénszarvas- vagy kutya-fogatú szánkáikon bebarangolják; s ha a napfény hiánya nyomasztólag hat is kedélyökre, a fénytünemények szeszélyes világa ábrándos, képzelődésöket izgató képeket varázsol eléjök, melyekhez csodálatos módon hozzátörődtek."
Az a körülmény, hogy a sarkfény a magas szélességű helyeken majdnem folytonosan megujulónak látszik, nem zárja ki azt, hogy megjelenései az évek és évszázadok folyamában bizonyos időszakosságnak alávetve ne legyenek. A mult század egyik tudósa, a svéd Celsius, gyanította ezt az időszakosságot, melyet az utolsó évek kutatásai tényleg ki is derítettek. Egyébiránt azon hipothézis is, mely az örökös sarkfény székhelyét a pólusokban keresi, a sarkfénynek a mi tájainkról való elmaradozásait könnyen megmagyarázza, ha feltesszük, hogy fényessége és terjedelme időszakos erősbüléseknek van alávetve.
Mindeddig csakis északi sarkfényről emlékeztünk meg, vagyis arról, mely a Föld északi sarka közelében veszi eredetét; tényleg ez az, mely a leggyakrabban és legkönnyebben megfigyelhető. Ámde déli sarkfény is van. A hajózás ritkasága az antarktikus tengereken, a déli sark földségeinek nagy távolsága, az állandó megfigyelő állomások hiánya, s végül e vidékeknek többnyire ködös-borús állapota valószinűleg mind megannyi ok, hogy e sark fényére vonatkozólag oly kevés adatunk van. Olyanokat is idéznek közülök, melyek elég jelentékenyek voltak arra, hogy az északi félgömbön is meg lehetett figyelni; a déli sarkfény egyes esetekben egészen Skócziáig volt látható, éppen úgy, a mint az északi sarkfény olykor Peruig ellátszott. Az 1859. évi augusztus vége felé egy igen fényes déli sarkfény az egész északi félgömbön látható volt; ugyanabban az időben Chili és Ausztrália lakói északi sarkfényt láttak. Ezen megegyezést nagy figyelemben részesítették s a sarkfény elméletére nézve csakugyan igen nagy fontossággal bírna, ha nem kivételes eset lenne s még inkább, ha ez volna az általános eset, a mint azt több fizikus valóban hiszi is.
111
5. A sarkfény elmélete. A sarkfény magyarázására javaslatba hozott összes feltevések két csoportba sorozhatók, a szerint a mint szerzőik a sarkfényt a többi földmágnességi jelenségekkel ugyanazon okokból eredőnek tekintik, vagy pedig ezektől teljesen elütő tüneménynek. E második csoport feltevéseit csak futólagosan említjük fel. MUSCHENBROECK, LEMONNIER azt gondolták, hogy föld belsejéből bizonyos időközökben felhők tódulnak ki, melyek állománya oly finom, hogy könnyen elpárolog s azután a felső rétegekben összegyűl, meggyulad, mintegy villódzik, és fénylik. E felfogás hívei szerint "a sarkfény nem olyan láng, mint a mi közönséges tüzünk lángja; hanem a foszforhoz hasonló, mely kezdetben nem világít, s később is csak gyenge fényt terjeszt". EULER a sarkfényt a napsugarak hatásából magyarázza, melyek a földi légkör felső rétegeinek részecskéit széthajtják s felületükön visszaverődve, magokat a részecskéket világítókká teszik. A nagy geometra ezt az elméletét a MAIRAN-é ellenében állította fel, a mely utóbbi elmélet a XVIII. század közepéig uralkodott. MAIRAN a sarkfényben, valamint az állatövi fényben is, csak a nap légkörének a földi légkörbe hatolásának működését látta. Végül egyes fizikusok, mint pl. HELL a sarkfényt csak a melléknapokhoz hasonló fényvisszaverődési, vagy törési optikai tüneménynek tartották. Egészen felesleges dolog volna eme magyarázatokat czáfolgatni; hiányosságukat a megbízható adatok csekély száma, melyeket a múlt században a tüneményre és létrejöttének körülményeire vonatkozólag ismertek, ugy is eléggé feltünteti. Térjünk át azon elméletekre, melyek e tüneményt a föld mágnességével vagy elektromosságával hozzák kapcsolatba. HALLEY * volt az első, a ki a sarkfény s a mágnestű háborgásai között
* HALLEY a sarkfény magyarázására egy hipothézist ajánlott, melyet HUMBOLDT teljes joggal nevezett fantaszta hipothézisnek. E föltevés szerint a föld belsejében, azon rétegek között, melyeken a talaj s a szintén ember-lakta szilárd belső mag nyugszik, egy fluidum terül el, mely nem egyéb mint a mágnes-fluidum! E fluidumnak a sziklák repedésein és a talaj hasadékain keresztül való kiáramlása az, mely HALLEY szerint a sarkfény tüneményét létesíti. Mivel a föld kérge a lapultság miatt a sarkokon vékonyabb, mint az egyenlítő alatt, a fluidum a sarkvidékeken köunyebb talál utat, mint bárhol másutt. HALLEY azonkívül még föltételezi, hogy a belső magnak forgása a declinatio naponkénti és évi variátióinak oka. fennálló összefüggést gyanította; noha nézetét positiv megfigyelésekkel csak 1741-ben erősítették meg HIORTER és CELSIUS svéd tudósok Upsalában. 1750-ben WARGENTIN, később CANTON és WILKE kétségtelenné tették, hogy e jelenségek csakugyan egybeesnek. Ez időtől kezdve a sarkfény természetére vonatkozó hipothézisek alapjául a földmágnesség vagy elektromosság szolgál. EBERHART, német fizikus, továbbá a pisai FRISI atya, a sarkfényt a ritkított gázokban végbemenő elektromos kisülésekhez hasonlítják. DALTON majdnem ugyanilyen véleményben állapodott meg; az előbbit csak annyiban egészítette ki, a mennyiben a magas rétegekben vastartalmú, mágnestulajdonságú részecskéket feltételezve, a sugarak képződését is magyarázza. BIOT, ki az északi fényt Shetland szigeteire tett utazása közben tanulmányozta, valóságos felhőkhöz hasonlította azt, melyek rendkívül fínom, világító elemekből állván, a levegőben úsznak. BIOT, hogy e tüneménynek szembetünő mágnesi természetét megmagyarázza, feltette, hogy ezen elemek fémrészecskék, tehát kitünő elektromosság-vezetők. A légkör rétegei különbözően levén elektromossággal megtöltve, eme finom állományú oszlopok az elektromos fluidum áramlására szolgálnak, mely útját megvilágítja, a mint azt mindannyiszor láthatjuk, ha az elektromosság szakadozott vezetőkön halad át. Hátra volt még az anyagfelhők eredetét megmagyarázni. BIOT e végből a mágnespólusok közelében fekvő vulkánok kitöréseihez folyamodik. Ámde ezen zseniális elmélet a BECQUEREL ellenvetése előtt nem bír megállani, mely arra a tapasztalati tényre van alapítva, hogy a vulkánok kihányta anyagok között fém nem található, hanem csak olyanok, melyeknek nincs elektromosságvezető képességük. Most a sarkfénynek napjainkban divatozó elméleteihez jutottunk, melyek közől a DE LA RIVE -félét, a legáltalánosabban elterjedtet fogjuk fejtegetni. De előbb nézzük, mi módon fogja fel HUMBOLDT e tüneményt Cosmos-ában. "A sarkfényt nem kell a földmágnesség egyensúlyát zavaró oknak tekinteni, hanem a földgömb működésének eredményeképen, mely addig fokozódhatik, hogy fénytüneményeket idéz elő. Ezek egyrészt az égboltozat sarkainak megvilágításában, másrészt pedig a mágnestű rendellenes ingadozásaiban nyilvánulnak. Ebből látható, hogy a sarkfény mintegy zajtalan kisülés; oly tünemény, mely a mágnességi viharnak véget vet, épen úgy, mint az elektromos viharokban a megbomlott egyensúly egy másfajta tüneménynyel, a mennydörgés kísérte villámlással áll helyre." Ha HUMBOLDT ezen nézete az igazságnak megfelel, tudni kellene még, hogy mily módon lehet számot adni a mágnes-viharos állapotról, melyben III. TÁBLA. ÉSZAKI FÉNY a föld légkörének magas rétegei a két földsark közelében majdnem állandóan vannak. E feladat megoldása DE LA RIVE szerint a következő. Mindenekelőtt két tételt a tudományra nézve véglegesen bebizonyítottnak tekint. Az egyik az, hogy az északi és a déli sarkfény egyidejűleg lép fel; a másik pedig az, hogy a sarkfény tüneménye a légkör legmagasabb rétegeiben játszódik le, de nem azon kívül. E két pontot föltéve, a tudós fizikus azt hiszi, hogy a passzát-szelek a forró égövi tengerek gőzeivel felemelkedő positiv elektromosságot egészen a sarkokig átszállítják. Az elektromosság a sarkok közelében felhalmozódván, a negativ elektromosságra, melylyel a föld állandóan töltve van, influentiát gyakorol. Ez azt okozza, hogy az ellentett elektromosságok összesűrűsödnek, s mihelyt a két fluidum feszültsége határát elérte, többé-kevésbbé gyakori kisülésekben kiegyenlítődnek. "Ezen kisüléseknek, úgy mond, a két földsarkon egyidejűleg kell végbemennie, mivel a földön, mint tökéletes elektrom-vezetőn, az elektromos feszültségnek mindenütt egyenlőnek kell lennie, eltekintve azon csekély különbségektől, melyek a két elektromosságot elválasztó levegőréteg esetleges változásaiból eredhetnek. A föld felületén tehát a sarkfény feltűnése idejében két elektromos áram van, mely a sarkoktól az egyenlítő felé halad. Ha azonban csak az egyik sarkon, pl. a déli sarkon van kisülés, az északi félgömbön nincs többé északról dél felé irányuló áram, hanem délről észak felé tartó, az igaz, sokkal gyöngébb áram. Ezen változás a mágnestűt kelet felé téríti ki, nem pedig nyugatra, mi akkor történik, ha az északi póluson van a kisülés, mivel ez esetben az áram északról dél felé halad." DE LA RIVE nézeteinek megerősítését látja azon áramok iránybeli és erősségbeli változásaiban, melyek sarkfény idejében a telegráf-drótokban fellépnek. Ugyanis WALKER és LOOMIS – az előbbi Angliában, az utóbbi pedig Amerikában – ezen áramokat behatóbb vizsgálatnak alávetvén, azt találták, hogy nemcsak intenzitásuk, de irányuk is változik, a mennyiben felváltva majd északról délre, vagy pedig délről észak felé áramlanak. E változások állítólag megegyeznek azokkal, melyeket a sarkfény világító ereje, vagy pedig örökös mozgása feltüntet. DE LA RIVE-nak egy kísérletet is köszönünk, melyben a sarkfény természeti tüneményét főbb jelenségeiben utánozni törekszik. Az e végből kigondolt készülék egy 30–35 centimeter átmérőjű fagolyóból áll, mely a földet ábrázolja; vízszintes átmérőjének végein AP és A'P' puha vas rudakat tart, melyek hossza 8–10 centiméter, átmérője pedig 3–4 cm. E rudak két függőlegesen álló B és B' puha vas hengeren nyugszanak, melyek egyúttal a golyó tartójául is szolgálnak. A két hengert s ennek következtében a golyó vízszintes tengelyének meghosszabbításába eső két rudat is meg lehet mágnesezni; akár azáltal, hogy dróttekercscsel veszszük körül, melyen elektromos áram van átvezetve, akár pedig egy elektromágnes CC' pólusaira állítva azokat, a mint azt ábránk is mutatja. Mindegyik vasrudat 16 centiméter átmérőjű és 20 centiméter hosszaságú üveghenger zárja magába, úgy hogy a rúd épen a tengelyébe essék. Az üveghengereket légzáró fémkorongok tartják; egyiköknek a közepén a vasrudak mennek át, a másikuk pedig fémkarok segélyével a cc és c'c' fémgyűrűket tartja, melyeknek középpontja szintén a golyó vízszintes tengelyébe, épen a vasrudak vége fölé esik. RR' csapok a levegő kiszivattyúzására és más gázok bevitelére szolgálnak.
70. ábra – De la Rive készüléke a sark-fény elméletének feltüntetésére.
A készülék működésbe hozatala végett a golyót két erős itatóspapir-szalaggal fedjük be; az egyiket EE egyenlítőre, a másikat pedig az egyik sarktól a másikig AEA' mentén ragasztjuk fel. Ez utóbbi az elsőn átmegy s végei AA'-ban a puha vasdarabokat érintik. A második szalagra ugyanazon meridiánon egymástól egyenlő távolságokra csavarok segélyével több vörösréz lemezke: ppp... erősítendő. Két egymásra következő lemezke között a fémes összeköttetést 10–12 méter távolságban felállított galvanométer dróttekercse eszközli. "A készüléket így berendezvén, a papirszalagokat sós vízzel megnedvesítjük; erre az egyenlítőn futó szalagot egy RUHMKORFF-féle készülék negativ elektródjával összekötjük, melynek positiv elektródja ketté ágazó vezető segélyével a hengerek belsejében levő gyűrűkkel van kapcsolatba hozva. A hengerekben a levegő rendkívül ritkított állapotban van. A kisülés a gyűrű és a vasrúd végei között egyenes szikrasugár alakjában azonnal megindul; ámde a sugár felváltva majd az egyik, majd a másik hengerben villan fel, s csak ritkán mindkettőben egyszerre, jóllehet a két közeg lehetőleg tökéletesen megegyező körülmények közé van helyezve. "De mihelyt a puha vasdarabokat megmágnesezzük, úgy mond DE LA RIVE, a sugár szétágazik s a középen álló rúd körül ív alakjában forgó mozgásba jő, melynek iránya mindig a mágnesezés irányától függ. Fontos körülmény, hogy akkor, ha a levegő nincs túlságosan megritkítva, abban a pillanatban, midőn a puha vas mágnesezése következtében a forgás megkezdődik, a sugár nemcsak ívvé terjeszkedik ki, hanem egyúttal fényes sugarakat lövell, melyek egymástól tökéletesen különválva, mint a kerékküllők kisebb-nagyobb sebességgel forognak. Ebben hű ábrázolását látjük annak, a mi az északi fényben megy végbe, midőn a sarkfény ívei nyugatról kelet felé mozogva, a légkör felső rétegeibe fényes nyalábókat lövellnek. Ezen fényes sugarak képződése csak akkor következik be, ha a puha vas mágnesezve van, s ekkor a forgó mozgást kíséri; ha a levegő túlságosan ritkítva van, akként lehet megindítani, hogy valamely párolgó folyadékból – pl. vízből – néhány cseppet bevisziink, a mely azonnal elpárolog." "Ha most a galvanométert vizsgáljuk, melyben a gömb sarkait meridián módjára összekötő nedves szalagon levő szomszédos lemezkékhez kapcsolt két drót végződik, elágazó áram jelenlétéről győződünk meg, melynek iránya és erőssége változik a szerint, a mint a kisülés azon sarkon megy végbe, melynek félgömbjéhez a lemezkék tartoznak, vagy pedig a másik sarkon. Ép oly tisztán tanulmányozhatjuk a másodlagos polárzódás hatását is, mely a lapokban az elágazó áram átvezetése következtében keletkezett; e czélból elegendő, ha a kisülést teljesen beszüntetjük. A kísérlet föltételeit ily módon változtatva, a telegráf-drótok hálózatába kapcsolt galvanometerek járásával mindazon változásokat fel lehet tüntetni, melyek az északi és a déli fény elektromos kisütéseinek különböző fázisait híven követik." * Még GASTON PLANTÉ-nak köszönünk néhány sajátságos kísérletet, * Description d'un appareil qui reproduit les Aurores boréales el les phénomènes qui les accompagnent, par U. A. DE LA RIVE (Comptes Rendus de l'Académie des sciences pour 1862). melyekben a saját felfedezésű másodrendű, hatalmas battériáit használva, ezekről e mű II. könyvében lesz szó, – a sarkfény egyes jelenségeit előidézi. E kísérletek oly elméletre vezették, mely a DE LA RIVE-félétől több pontban eltér; néhány szóban megemlékezünk erről is. PLANTÉ a kérdéses kísérleteket következőleg irja le: "Ha a tőlem használt másodrendű battéria positiv elektródjával sós vizet tartalmazó edény nedves falát érintem, melybe a negativ elektród már előzetesen be van vezetve, a szerint, amint a folyadéktól való távolság nagyobb vagy kisebb, az elektród körül körben elrendezkedett fénylő részecskékből koszorú (71. ábra) –, vagy fényes sugarakkal szegélyzett ív (72. ábra) – vagy pedig hullámos vonal képződik (73. ábra), a mely egy álló helyén rohamosan hajladozik. E hullámzó mozgás különösen a sarkfény azon alakzataira emlékeztet, melyeket tekerődző kigyóhoz, vagy pedig széllengette függönyhöz szoktak hasonlítani. *
Látták Bossekop-ban (Finnországban) 1839. január 19-én este 7 óra 40 perczkor.
|
71. ábra. – Gaston Planté kísérletei. A sarkfény tüneményei. Koszorú. |
72. ábra. – Sugarakkal szegélyzett ív. |
73. ábra. – Hullámos ív. |
A fény, mivel sós vizet alkalmaztunk, sárgás színű; ámde ott, hol a gőzökből lecsapódó víz kevesebb sót tartalmaz, bibor-vöröses és ibolyás színezeteket is lehet rajta megkülönböztetni.
A sarkfény sötét szelvényének PLANTÉ szerint az elektródot környező nedves szelvény felel meg, melyben az elektromos áram kiömlik. Mennél mélyebben van ezen elektród a folyadékba mártva, az elektromos áramlás annál hevesebben mozgatja a folyadékot, mi fény-fejlődéssel egybekapcsolt forrongást idéz elő s ezt a sarkfény hullámzásához hasonlítja. A sistergés, mely e tüneményt kíséri, azon zajgást magyarázza meg, melyet egyesek az északi fényben állítólag hallottak. Végül az ennek kíséretében járó mágnességi háborgások az áramvezető drótok közelében elhelyezett mágnestűk rángatózásához hasonló jelenségek.
"E tényekből még az is következik, úgymond PLANTÉ, hogy a sarkfénynek positiv elektromosság áramlásából kell erednie; mivel a fénytüne-
* Recherches sur l'Électricité par GASTON PLANTÉ, Paris, 1879.
mények ugyanazok, mint a voltaméter positiv elektródjáé, melyekhez hasonlóakat a negativ elektród egyáltalában nem bir létrehozni." Ezt DE LA RIVE is megengedi; de valóban a légkör positiv elektromossága s a föld negativnak feltételezett elektromossága között végbemenő kisülés-e a sarkfény, amint azt az utóbbi felteszi? PLANTÉ nem osztja e véleményt, hanem ellenkezőleg azt képzeli, hogy a positiv elektromosság a világtér felé s nem a föld szine felé áramlik, azon ködökön vagy jeges felhőkön keresztül, melyek a sarkok felett úsznak. Végül nem az egyenlítő vidékeit tekinti a positiv elektromosság forrásainak, mely a feltevés értelmében a sarkokon fel van halmozódva, hanem azt teszi fel, "mintha az a földnek eredeti töltéséből, elektromos készletéből származnék, melyet az képződése alkalmával örökül nyert s a mely most épen úgy, mint a meglevő melege szétszóródni törekszik, még pedig mivel tömege jelentékeny, rendkívüli lassúsággal.
Ezek azok a theóriák, melyek a sarkfény nagyszerű tüneményének magyarázására javaslatba hozattak; ezek azon leleményes kísérletek, melyekkel részleteit utánozni megkisérlették. Mi csak arra szorítkoztunk, hogy az elméleteket előadjuk, s a szak-fizikusoknak hagyjuk a feladatot, taglalják és döntsék el, vajjon mennyiben tekinthetik azokat alaposaknak?
A sarki fény ma érvényes magyarázata az 1950-es évekből származik. Eszerint a Napból kiáramló töltött részecskék (elektronok, protonok, héliumionok stb.) időlegesen eltorzítják a Föld mágneses terét, amely addig mintegy palackba zárt és a Föld körüli pályára késztetett hasonló töltött részecskéket. Ezek a sarkoknál kitörnek a Van Allen-öveknek nevezett "palackból," és ott a magaslégkör részecskéit fénykibocsátásra gerjesztik. – NF
