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地球極光為什麼會出現

生活 更新时间:2024-11-29 06:53:11

說起極光,相信大家腦海中都會浮現出這樣的畫面:在一個寒冷的極地夜晚,擡頭仰望星空,發現天空上挂着如絲綢般順滑起伏的光帶,甚是美麗。


地球極光為什麼會出現(極光太陽風在地球留下的印迹)1


地球極光為什麼會出現(極光太陽風在地球留下的印迹)2

或許你還會想起十多年前的一首歌,歌詞寫道:神秘北極圈,阿拉斯加的山巅......魔力北極光,奇幻的預言......這首歌的名字叫做《歐若拉》,實際上這個詞對應的單詞就叫aurora,是極光的意思。

在感歎大自然的神奇之後,你是否想過這美麗的極光到底是怎麼形成的呢?

實際上這個問題确實不簡單,至少咱們現在所熟知的解釋差不多是上世紀後半期才提出來的,而在此之前,人們曾認為:極光是高層大氣燃起的大火,又或者是太陽落山後,經大氣反射并折射後的餘光,甚至還有人認為極地覆蓋着大量的雪,而這些雪将陽光吸收,到了晚上又放出來形成極光。

而我們現代的觀點簡單來說就是:極光是太陽風在吹過地球時,受到地球磁場影響,行徑發生偏折,在磁場兩級附近同地球大氣粒子産生作用而形成的


地球極光為什麼會出現(極光太陽風在地球留下的印迹)3

也就是說這個解釋包含太陽風,地磁場,粒子相互作用三個方面,這對于以前的人們來說,解釋不了極光也是正常的,畢竟就連太陽的核聚變過程理論,科學家們也差不多在上世紀40年代左右才搞懂,實際上通過接下來幾段的介紹,你會發現即便是現在,對于相當一部分物理現象仍沒有找到好的解釋。

我們首先從起因說起,太陽是整個太陽系的核心,不論是從質量占比,還是能量釋放等方面來看,太陽絕對是老大無疑,而太陽的結構大體可以分為兩個部分,一個是内層,包括以核心區、輻射區、對流區,而外層就是指太陽大氣部分,分為光球層、色球層、日冕層。


地球極光為什麼會出現(極光太陽風在地球留下的印迹)4

其中最外層的日冕,就是太陽風的形成地,所謂太陽風就是太陽向四周空間射出的高速帶電粒子流,而太陽風的成分也是以氫氦原子核為主,最為顯著的特點就是太陽風的速度在每秒200到800公裡,對于地球上的我們來說,整個速度的确驚人,但要想到這是質量大地球33萬倍的太陽所産生的,也就不足為奇了。(話雖如此,但科學家至今為止也沒研究出太陽風的加速機制)


地球極光為什麼會出現(極光太陽風在地球留下的印迹)5

此外太陽還有黑子、耀斑、日冕物質抛射等活動(一些現象至今也沒有全被解釋清楚),具體的這裡就不再講解了(畢竟我們是想介紹一下極光的來龍去脈),而所有的太陽活動存在一個平均周期,大約以11年為限,每隔一個周期,太陽活動就會迎來一次高峰期,此時太陽風的劇烈程度也會上升。

當太陽風朝着地球猛烈襲來時,是否會對地球産生什麼危害呢?

答案是肯定的,如果太陽風可以肆無忌憚的攻擊地球,那麼首當其沖的就是地球大氣,畢竟我們要知道,當年火星大氣就是這樣被太陽風吹沒的。

但所幸的是地球有磁場保護(關于地磁場的成因這裡就不提了),地磁場也存在南北極,你可以将其想象成一個巨型的條形磁鐵,磁感線從一端出一端進,而恰好太陽風的主要組成就是帶電粒子,剩下來的過程就交給電磁力完成了,太陽風會在地磁場的作用下,其中一部分從地球附近逃走,而剩下來的會在地球兩極附近與大氣層“碰撞”


地球極光為什麼會出現(極光太陽風在地球留下的印迹)6

而碰撞就意味着會發生能量交換,也即是原子有可能從基态成為激發态,而激發态是不穩定的,電子容易從高能級在變回低能級,這個過程可能就會發生輻射躍遷,表現為釋放出光子,由于大氣主要成分為氮和氧,這些原子在被激發後,就會釋放出綠、紅、藍等不同顔色的光,也就形成了所謂的極光


地球極光為什麼會出現(極光太陽風在地球留下的印迹)7

如果有朋友想去觀看美麗的極光,可以參考《歐若拉》給出的地點——阿拉斯加,其中位于阿拉斯加的費爾班克斯被譽為“極光之城”。


本篇文章的内容到此結束。

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