БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (ПО)

. Поскольку максимальная спектральная чувствительность человеческого глаза приходится на l ~ 5550 , то П. с. кажутся нам в большинстве случаев бледно-зелёными. Некоторые П. с. характеризуются пурпурно-красной границей вследствие излучения полос нейтрального молекулярного азота. П. с. с развитыми системами молекулярных полос относятся к типу В.

 Вторжения протонов с энергиями 10-100 кэвприводят к появлению в спектре П. с. линий Бальмера серии (Л. Вегард, Норвегия, 1939; А. Б. Мейнел, США, 1950). Наиболее интенсивна линия Н _aс l = 6563 . Водородные линии отличаются от других тем, что они существенно расширены и при наблюдениях в направлении зенита оказываются смещенными в область более коротких волн. Это доплеровское смещение (см. Доплера эффект ) водородных линий было первым доказательством того, что излучение П. с., хотя бы частично, обусловлено вхождением в земную атмосферу потоков заряженных частиц. Свечение, связанное с протонами, имеет вид протяжённой в несколько сот кмпо широте и несколько тысяч по долготе слабой полосы. В П. с. иногда наблюдаются спектральные линии гелия.

  Спектр П. с. меняется с широтой. В средних широтах обычно преобладают красные сияния типа А,на широтах зоны П. с. - сияния типа В,а в полярной шапке - сияния типа А.В приполюсной области после интенсивных хромосферных вспышек на Солнце возникает равномерное «свечение полярной шапки» с l = 3914 , которое обусловлено непосредственным вхождением солнечных протонов с энергией 1-100 Мэв,проникающих до высот 20-100 км.Интенсивность П. с. измеряется в т. н. международных коэффициентах яркости (IBC) или в баллах. Установлено 4 балла, отличающихся по яркости на порядок: П. с. I балла равно яркости Млечного Пути и соответствует излучению 10 ² квантов/см ²Ч секс l = 5577 , или 1 крэлею,а IV - полной Луне, т. е. излучает 10 ¹² квантов/см ²Ч секс l = 5577 , т. е. 1000 крэлеев.

 Вторжение в атмосферу частиц, вызывающих П. с., есть результат сложного взаимодействия солнечного ветра с геомагнитным полем. Под действием солнечного ветра магнитосфера становится асимметричной, вытягиваясь в антисолнечном направлении ( рис. 3 ). П. с. на ночной стороне Земли связаны с процессами в плазменном слое магнитосферы. Во время магнитных бурь внутри магнитосферы на расстоянии 3-5 радиусов Земли образуется кольцевой ток протонов. Магнитное поле этого тока деформирует силовые линии магнитосферы, и П. с. наблюдаются значительно ближе к экватору, чем район их обычного существования. На дневной стороне Земли плазма солнечного ветра достигает верхних слоев атмосферы через воронку, образованную расходящимися силовыми линиями (дневной касп). Последовательность форм П. с. и их движений находится в тесной связи со специфическими явлениями, происходящими в магнитосфере, - магнитосферными суббурями, во время которых магнитосфера приходит в неустойчивое состояние. Возвращение в состояние с меньшей энергией носит взрывной характер и сопровождается высвобождением за 1 чэнергии ~ 10 ²² эрг,что вызывает свечение атмосферы - т. н. авроральную суббурю.

  При взаимодействии быстрых электронов с атомами и молекулами атмосферы образуются рентгеновские лучи как тормозное излучение электронов. Тормозное излучение гораздо более проникающее, чем частицы, поэтому оно достигает высот 30-40 км.П. с. испускают инфразвуковые волны с периодами от 10 до 100 сек,которые сопровождаются колебаниями атмосферного давления с амплитудой от 1 до 10 дин/см ².

 Изучение П. с. имеет два существенно различных аспекта. Во-первых, оптическое излучение, являясь одним из конечных результатов процессов в пространстве между Землёй и Солнцем, может служить источником информации о процессах в околоземном космическом пространстве, в частности для диагностики магнитосферы. Во-вторых, по данным об оптическом излучении можно судить о воздействии первичного потока частиц на ионосферу. Такие исследования необходимы в связи с проблемой распространения радиоволн и др. явлениями в радиодиапазоне [появлением спорадических слоев Е,рассеянием радиоволн, возникновением ОНЧ-излучения (см. Радиоволны ) и радиошумов]. Наблюдения П. с. с использованием телевизионной техники позволили установить сопряженность П. с. в двух полушариях, исследовать быстрые изменения и тонкую структуру П. с. Не все проблемы, связанные с П. с., могут быть решены наземными средствами или наблюдениями естественных П. с. Появление спутников и ракет позволило проводить изучение П. с. в тесной связи с исследованиями околоземного космического пространства и ставить прямые эксперименты во внешней атмосфере Земли и межпланетном пространстве. Так, США в 1969, СССР в 1973 и СССР совместно с Францией в 1975 провели эксперименты по созданию искусственных П. с., во время которых с ракеты на высоте в несколько сот кминжектировался в атмосферу пучок электронов высоких энергий. Проведение контролируемых экспериментов совместно с наземными наблюдениями открывает новые пути в исследовании П. с. и процессов в верхней атмосфере. В 1971-1972 измерения интенсивности отдельных эмиссий и фотографирование П. с. начато из космоса со спутников на полярных орбитах, что позволяет получать распределение свечения во всей области высоких широт за несколько минут.

  Лит.:Исаев С. И., Путков Н. В., Полярные сияния, М., 1958; Красовский В. И., Некоторые результаты исследований полярных сияний и излучения ночного неба во время МГГ и МГС, «Успехи физических наук», 1961, т. 75, в. 3; Чемберлен Дж., Физика полярных сияний и излучения атмосферы, пер. с англ., М., 1963; Акасофу С. И,, Полярные и магнитосферные суббури, пер. с англ., М., 19712 Исаев С. И., Пудовкин М. И., Полярные сияния и процессы в магнитосфере-Земли, Л., 1972; Омхольт А., Полярные сияния, пер. с англ., М., 1974; StQrmer С., The polar aurora, Oxf., 1955; International Auroral atlas, Edinburgh, 1963.

  Я. И. Фельдштейн.

Рис. 2д. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Диффузное однородное пятно.

Рис. 2в. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Лучистая полоса.

Рис. 2г. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Корона.

Рис. 1. Овалы полярных сияний над поверхностью Земли: а - в виде узкого кольца в магнитно-спокойные периоды и б - в виде заштрихованной области в магнитно-возмущённые периоды. Цифрами указаны высоты овала над поверхностью Земли.

Рис. 2а. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Однородная полоса.

Рис. 3. Структура магнитосферы и овал полярных сияний. Магнитосфера разрезана по меридиану полдень - полночь и в плоскости геомагнитного экватора (толстые линии): 1 - полуденная северная граница овала; 2 - полуденная южная граница овала; 3 - полуночная северная граница плазменного слоя; 4 - полуночная северная граница овала; 5 - полуночная южная граница овала и внутренняя граница плазменного слоя; 6 - Дрейфующие во внутренней магнитосфере электроны из плазменного слоя хвоста.

Рис. 2б. Фотография полярных сияний различных форм и структур. Однородная и лучистая полосы.

Полярные станции

Поля'рные ста'нции, научно-наблюдательные пункты, созданные на побережье континентов и островах Северного Ледовитого океана, а также в Антарктике. На П. с. ведутся систематические аэрометеорологические, актинометрические, геомагнитные, гидрологические и гляциологические наблюдения. Аэрометеорологические наблюдения передаются по радио несколько раз в день в органы службы погоды для составления синоптических карт и вместе с аналогичными данными др. широт являются исходными материалами для гидрометеорологических прогнозов.

  Первые П. с. начали создаваться в Арктике (13) и в Антарктике (2) в период 1-го Международного полярного года (1882-83). В России были организованы две временные П. с. (в Малых Кармакулах на Новой Земле и на острове Сагастырь в дельте р. Лены). В 30-х гг. в Арктике было 57 П. с., из них русских - более 20. К 1974 в Арктике работало более 200 П. с. Около половины из них - советские, которые находятся в ведении Главного управления гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР. Научно-методическое руководство работой советских станций осуществляет Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт. Для оперативного руководства и организации быстрого сбора, обработки научных данных в 1973 созданы управления Гидрометеорологической службы СССР: Амдерминское, Диксонское, Тиксинское, Певекское. В зарубежной Арктике П. с. размещены на полуострове Аляска, на острове Гренландия и островах Канадского Арктического архипелага.

  В Антарктике основная сеть П. с. была создана в период подготовки и проведения Международного геофизического года (1957-58) и в последующие годы. В организации станций участвовали 12 государств: Австралия, Аргентина, Бельгия, Великобритания, Новая Зеландия, Норвегия, СССР, США, Франция, Чили, Япония, ЮАР. Некоторые антарктические П. с. функционировали 1-2 года, но около 30 станций существуют много лет. СССР создал временные П. с. ( Пионерская,Комсомольская, Восток-1, Советская,Оазис, Лазарев ) в наименее исследованных районах, которые функционировали 1-3 года и были закрыты после завершения комплекса научных исследований. Постоянные станции - Мирный, «Восток» , Новолазаревская, Молодёжная, Беллинсгаузен,Ленинградская - являются базами для полевых геофизических исследований. До 1971 главной базой советских антарктических исследований был Мирный, с 1971 - Молодёжная, превращенная в региональный антарктический центр, передающий прогнозы погоды для судов и самолётов, работающих в Южном полушарии, а также органам Мировой службы погоды.

  Программы работ антарктических П. с. координируются Специальным международным научным комитетом антарктических исследований (SCAR).

  Лит.:Гаккель Я. Я., Наука и освоение Арктики, Л., 1957.

  А. Ф. Трешников.

Полярные тельца

Поля'рные тельца', направительные тельца, полоциты, образования, содержащие ядерный материал и небольшое количество цитоплазмы. П. т. отделяются от ооцита животных при первом и втором делениях мейоза,впоследствии дегенерируют. См. Оогенез.

Полярные флоры

Поля'рные фло'ры, совокупность видов растений, обитающих в безлесных районах Арктической подобласти (области), а также на безлесных субантарктических островах Антарктиды. П. ф. включают несколько сот видов лишайников и мхов и до тысячи видов сосудистых растений - злаков, осоковых, ситниковых, ивовых, гвоздичных, лютиковых, крестоцветных, камнеломковых, розоцветных, вересковых, норичниковых, сложноцветных. Многие виды эндемичны; среди родов эндемиков почти нет. Богатство видов возрастает к Ю. П. ф. - молодое образование, сложившееся 1-1,5 млн. лет назад и развивавшееся первоначально на не подвергавшихся сплошному оледенению высокоарктических пространствах. В дальнейшем флора обогатилась за счёт переселения видов более южного происхождения и за счёт местного видообразования. П. ф. Южного полушария приурочены к обособленным друг от друга островам. Они беднее арктических, но более дифференцированы. Есть узкие эндемики; некоторые роды те же, что в Северном полушарии, общих видов немного.

  Лит.:Арктическая флора СССР, в. 1-6, М. - Л., 1960-71.

  А. И. Толмачев.

Полярный вектор

Поля'рный ве'ктор, обычный вектор, называемый так для отличия от осевого вектора.

Полярный воздух

Поля'рный во'здух, воздушные массы, формирующиеся во внетропических широтах земного шара. Название «П. в.» часто применяется только по отношению к воздушным массам умеренных широт, тогда как воздушные массы более высоких широт называются арктическим воздухом. См. статьи Арктические воздушные массы и Антарктические воздушные массы.

Полярный (город в Мурманской обл.)

Поля'рный, город в Мурманской области РСФСР, подчинён Североморскому горсовету. Расположен на побережье Кольского залива Баренцева моря, в 40 кмк С. от Мурманска. 17 тыс. жителей (1974). Предприятия по обслуживанию рыбной промышленности.

Полярный день

Поля'рный день, день, длящийся более одних суток; наблюдается в полярных областях, лежащих к С. от Северного полярного круга и к Ю. от Южного. В Северном полушарии, в пунктах с географической широтой j Солнце не опускается за горизонт, когда при видимом годовом движении по эклиптике оно оказывается в незаходящей области неба, лежащей севернее небесной параллели d = 90° - j. На полярных кругах Солнце не заходит один раз в году: на Северном полярном круге - в день летнего солнцестояния (21 или 22 июня), когда оно имеет максимальное склонение d = 23°27’, на Южном полярном круге - в день зимнего солнцестояния (21 или 22 декабря), когда оно имеет минимальное склонение d = -23°27’. По мере приближения к полюсам продолжительность П. д. возрастает, достигая на полюсах полугода. Вследствие рефракции это явление усложняется, продолжительность П. д. увеличивается. См. таблицу в ст. Полярная ночь.

Полярный кит

Поля'рный кит, млекопитающее подотряда беззубых китов; то же, что гренландский кит.

Полярный климат

Поля'рный кли'мат, климат «вечного мороза» с температурами, даже летом редко превосходящими 0 °С, и с малым количеством осадков (100-200 ммв год). Свойствен покрытым снегом и льдом пространствам Северного Ледовитого океана и его островов, Гренландии, а также Антарктиде. Более мягкая его разновидность - в атлантическом секторе Арктики, наиболее суровая - на плато Восточной Антарктиды.

Полярный круг

Поля'рный круг, земная параллель, отстоящая от экватора на 66°33' (угол наклона земной оси к плоскости эклиптики). П. к., расположенный в Северном полушарии Земли, называется Северным П. к., в Южном полушарии - Южным П. к. В день летнего солнцестояния (21 или 22 июня) к С. от Северного П. к. Солнце не заходит, а в день зимнего солнцестояния (21 или 22 декабря) - не восходит. Количество суток, в течение которых Солнце не опускается под горизонт или не поднимается над ним, возрастает по мере приближения к полюсу, где день и ночь длятся по полгода ( полярный день и полярная ночь ) .Аналогичное явление наблюдается и в Южном полушарии Земли. Рефракция света несколько усложняет это явление, увеличивая продолжительность полярного дня за счёт ночи и увеличивая число дней с незаходящим Солнцем. П. к. считаются границами холодных климатических поясов.

Полярный (пос. гор. типа в Магаданской обл.)

Поля'рный, посёлок городского типа в Шмидтовском районе Чукотского национального округа Магаданской области РСФСР. Расположен на побережье Чукотского моря, в 90 кмот мыса Шмидта. Горно-обогатительный комбинат (золото).

Полярный Урал

Поля'рный Ура'л, часть Урала, протягивающаяся от верховьев р. Хулги (бассейн Оби) до г. Константинов Камень. Длина 380 км,ширина от 40 до 100 км,высота до 1499 м(г. Пайер). Сложена в основном кварцитами, кристаллическими сланцами, изверженными и осадочными горными породами. Сохранились следы горно-долинных оледенений (цирки, троги, морена). Современное оледенение (ледники ИГАН, Долгушина и др.). На П. У. много озёр (самое глубокое - озеро Большое Щучье). Склоны южной части (до высоты 300-400 м) покрыты таёжным редколесьем из лиственницы, ели, с примесью берёзы, выше и в более северных частях - горные, мохово-лишайниковые тундры, скалы, каменные россыпи. См. также Урал.

Полярный фронт

Поля'рный фронт, атмосферный фронт, возникающий на границе между воздушными массами внетропических и тропических широт, т. е. между полярным (умеренным) воздухом, с одной стороны, и тропическим воздухом - с другой. Обычно в каждом полушарии П. ф. состоит из нескольких отдельных ветвей, каждая из которых связана с развивающейся на ней серией циклонов (см. также Фронты атмосферные ) .

Полярографический анализ

Полярографи'ческий ана'лиз, один из электрохимических методов анализа;см. также Полярография.

Полярография

Полярогра'фия, электрохимический метод качественного анализа, количественного анализаи изучения кинетики химических процессов. П. была предложена Я. Гейровским и затем развита А. Н. Фрумкиным и другими учёными. П. основана на расшифровке вольтамперных кривых - полярограмм (см. Поляризация электрохимическая ) , -получаемых при электролизе исследуемых растворов и выражающих зависимость силы тока Iот приложенного к электролитической ячейке постоянного (по форме) напряжения Е _пост. Для получения полярограмм (регистрируются с помощью полярографов) исследуемый раствор помещают в ячейку с поляризуемым микроэлектродом (ПЭ) и неполяризуемым электродом (НЭ). В качестве ПЭ чаще всего используют ртутно-капающий электрод (его поверхность обновляется). Идущая на ПЭ электродная реакция не вызывает в растворе ни заметных химических изменений, ни заметной разности потенциалов, потому что ПЭ всегда значительно меньше НЭ. В П. используют процессы окисления- восстановления, адсорбции, катализа.Если потенциал электрода Е _постплавно изменять в отрицательном (или положительном) направлении, то при определённом его значении (точка aна рис. ), достаточном для начала восстановления (или окисления), ионы исследуемого вещества (деполяризатора) вблизи ПЭ начинают разряжаться на микроэлектроде, и их концентрация вблизи ПЭ падает. В приэлектродной области возникает разность концентраций, которая вызывает диффузию ионов к поверхности ПЭ. В цепи появляется электролитический (диффузионный, на рис. I _д) ток I _э.При дальнейшем изменении Е _постток I _эувеличивается и с течением времени достигает (в точке в) предельного значения (предельный ток), пропорционального исходной концентрации деполяризатора. Потенциал, соответствующий средней величине предельного тока (точка б) ,называется потенциалом полуволны Е _1/2,и характеризует природу деполяризатора ( E _1/2различных веществ принято давать в специальных таблицах). Если в растворе имеется несколько деполяризаторов, то полярограмма представляет собой несколько волн (полярографический спектр), каждая из которых характеризует качественно (по E’ _1/2, E’’ _1/2,...) и количественно (по I _э, на рис . I’ _д , I’’ _д) соответствующее вещество, концентрация которого рассчитывается по специальным формулам, I _эзависит также от скорости электродного процесса, в соответствии с чем различают обратимые (протекающие быстро), частично обратимые и необратимые (протекающие медленно) процессы. Для исключения составляющей тока, вызываемой переносом ионов за счёт сил электрического поля, возникающего между ПЭ и НЭ (этот ток не пропорционален концентрации деполяризатора), в исследуемый раствор добавляют более чем 50-кратный избыток индифферентного электролита (так называемого фонового раствора), ионы которого в интервале напряжения поляризации полярографически пассивны. При наложении напряжения на границе электрод - раствор возникает двойной электрический слой,вызывающий появление основной помехи - ёмкостного тока I _c.

 Виды П. оцениваются по чувствительности - минимально определяемой концентрации и по разрешающей способности - допустимому отношению концентраций сопутствующего и определяемого компонентов и зависят от формы и скорости изменения поляризующего напряжения. В постояннотоковой (классической) П., основанной на изучении зависимости I _эот медленно изменяющегося поляризующего Е _пост , I _эпропорциональна числу электронов ( n), участвующих в реакции. Чувствительность при определении обратимо реагирующих веществ равна 10 ^-5 моль/л,разрешающая способность ~ 10. В переменнотоковой П. (ПТП), основанной на изучении зависимости переменного тока I _пер,возникающего при дополнительном наложении напряжения Е _перразличной формы (прямоугольной, трапецеидальной, синусоидальной с малой амплитудой), от Е _пост, I _перпропорциональна n ².Высокая чувствительность ПТП (10 ^-7 моль/л) обусловлена возможностью отделения полезного сигнала I _перот I _c, а высокая разрешающая способность (до нескольких тысяч) обусловлена колоколообразной формой полярограммы (ордината быстро стремится к нулю при отклонении Е _постот потенциала пика) и возможностью определения обратимо реагирующих веществ в присутствии компонентов, реагирующих необратимо (чувствительность при определении последних мала). Для высокочастотной П. (ВЧП) характерно наложение Е _пости Евысокой частоты, модулированное Енизкой частоты. В ВЧП от Е _постзависит I _мч- составляющая тока по модулированной частоте; I _мчпропорциональна n ³.Для отделения полезного сигнала I _мчот I _cиспользуют различие в их изменении при наложении высокой частоты. ВЧП позволяет определять константу скорости быстрых реакций. Импульсная П. (ИП) основана на изучении зависимости тока I _имп, возникающего при наложении импульса напряжения (0,04 сек) в момент, когда поверхность ртутной капли максимальна. Отделение I _импот I _cпроизводят путем измерения I _импв момент, когда I _cзатухает. Чувствительность ИП равна 1-5Ч10 ^-8 моль/л,разрешающая способность ~ 5Ч10 ³. Осциллографическая П. (ОП) основана на измерении зависимости I _э от быстро изменяющегося Е _пост(0,1-100 в/сек) .Полярограммы в ОП (регистрируемые с помощью электроннолучевой трубки) имеют ярко выраженный максимум. В ОП I _эпропорциональна n ^2/3, чувствительность равна 10 ^-6 моль/л,разрешающая способность ~400.

  Кроме ртутно-капающего электрода, в П. применяют стационарный ртутный и твёрдые электроды. В зависимости от природы измеряемого тока различают прямую и инверсионную П. В последней для повышения чувствительности (до 10 ^-9 моль/л) и разрешающей способности (до 5Ч10 ⁵и более) применяют метод накопления: используют электроды с постоянной поверхностью, на которой при потенциалах предельного тока (или образования нерастворимого соединения) накапливают анализируемое вещество (стадия предэлектролиза), а затем накопленное твёрдое соединение растворяют при изменении Е _пост. Применяются электроды из ртути, графита, благородных металлов.

  П. имеет широкое применение: при контроле производства особо чистых веществ, в металлургии, геологии, фармакологии, производстве органических соединений и полимеров, в медицине (для ранней диагностики заболеваний, определения кислорода и микроэлементов в тканях, продуктах жизнедеятельности) и при изучении механизма электродных реакций.

  Лит.:Гейровский Я., Кута Я., Основы полярографии, пер. с чеш., М., 1965; Крюкова Т. А., Синякова С. И., Арефьева Т. В., Полярографический анализ, М., 1959; Цфасман С. Б., Электронные полярографы, М., 1960; Пац Р. Г., Васильева Л. Н., Методы анализа с использованием полярографии переменного тока, М., 1967; Брук Б. С., Полярографические методы, 2 изд., М., 1972.

  Р. Г. Пац.

Классическая (постояннотоковая) полярограмма (даны абсолютные величины значений Е).

Поляроид

Поляро'ид,поляризационный светофильтр, один из основных типов оптических линейных поляризаторов;представляет собой тонкую поляризационную плёнку, заклеенную для защиты от механических повреждений и действия влаги между двумя прозрачными пластинками (плёнками). П. впервые разработаны группой американских учёных во главе с Е. Лэндом около 1932, серийно изготовляются с 1935. Плёнки П. обладают линейным дихроизмом (см. Плеохроизм ) ,т. е. неодинаково поглощают две линейно поляризованные перпендикулярно одна к другой составляющие падающего на них света ( оптическое излучение с любыми поляризационными характеристиками всегда можно преобразовать в совокупность таких составляющих; см. Поляризация света ) .Различие в поглощения показателях П. для этих составляющих столь велико, что при типичной толщине плёнки ~ 0,05-0,1