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【转载】极光是如何形成的  

2015-07-28 20:10:32|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自五月风《极光是如何形成的》

 

极光是如何形成的

 

 

    极光出现在地球高磁纬地区,是一种罕见的自然景观。极光不止出现在地球,在太阳系其它具有磁场的行星上,也会发生这种现象。那极光是如何形成的呢?

 

闪动的分割线 - 雨后惊鸿 -

 

  在地球南、北两极附近的高空,夜间常会出现一种奇异的光。其色彩斑斓:有紫红色,有玫瑰红,有橙红色,也有白色和蓝色;其形状也是千差万别:有的像空中飘舞的彩带,有的像一团跳动的火焰,有的像帷幕,有的像柔丝,有的像巨伞。这种大自然的“火树银花不夜天”的景象就是极光。

极光是如何形成的 - 五月风 - 五月风空间

    1957年3月2日夜晚,人们在黑龙江省呼玛县的上空观察到了这种离奇的光变。7点多钟,西北方的天空中出现了几个稀有的彩色光点,接着,光点放射出不断变化的橙黄色的强烈光线。不久,光线渐渐模糊而形成幕状。尔后,彩色逐渐变弱,到8点30分消失。但10点零3分,这一情景又再次出现。
 
闪动的分割线 - 雨后惊鸿 -
 

    令人惊奇的是,在同一天晚上7点零7分,新疆北部阿尔泰山背后的天空也出现了鲜艳的红光,像山林起火一般。红色的天空里射出很多片状,垂直于地面形成白而略带黄色的光带。渐渐地,这光带变成了银白色。这些光带呈辐射状,逐渐向天顶推进。各光带之间呈淡红色,并不断忽明忽暗。光带的长短也不断变化。7点40分左右,光带伸展到天顶附近,这时的光色最为鲜明,好似一束白绸带,飘扬在淡红色的天空中。大约10点,景色完全消失。关于极光的成因有种种推测。

 

早期观点

极光是如何形成的 - 五月风 - 五月风空间

    1.本杰明·佛兰克林的理论:神奇的北极光是浓稠的带电粒子和极区强烈的雪和其他的湿气作用造成的。
 
 闪动的分割线 - 雨后惊鸿 -
 

  2.极光的电子来自太阳发射的光束。这是克利斯蒂安柏克兰在1900年提出的说法,她在实验室用真空室和磁化的地球模型,显示电子是如何被引导至极区。这个模型的问题包括本身缺乏在极区的极光、负电荷本身自行散射这些光束、而且仍然缺乏任何太空中的观测证据。

 

 闪动的分割线 - 雨后惊鸿 -

 

  3.破水桶理论:极光是溢流出的辐射带,这是詹姆斯·范艾伦和工作伙伴大约在1962年首先提出的。他们指出在辐射带内获得的巨大能量很快就会在极光的漫射中耗尽。不久之后,很明显地,陷在辐射带内的都是高能的带正电离子,而在极光内几乎都是能量较低的电子。

 

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  4.极光是太阳风中的粒子被地球的场线引导至大气层顶端造成的。这适用于极光的尖点,但在尖点之外,太阳风没有直接的作用。另一方面,太阳风的能量主要都留驻在带正电的离子,电子只有0.5eV,而在尖点上会上升至50~100eV,这仍然远低于极光的能量。

 

现代观点

极光是如何形成的 - 五月风 - 五月风空间

    极光是地球周围的一种大规模放电的过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近,地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气时,与大气中的原子和分子碰撞并激发,产生光芒,形成极光。经常出现的地方是在南北纬度67度附近的两个环带状区域内,阿拉斯加的费尔班一年之中有超过200天的极光现象,因此被称为“北极光首都”。所以极光只能在地球的南北极被看见。
 
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  地球磁层磁力线携带太阳风的能量进入地球内部,进而驱动了地磁场的形成。在这磁层磁力线闭合环路上除了有地球内部的导电体之外,另外还有大气层的电离层-这一弱导电体。当太阳风强烈时,磁力线能量遇到地球内部的磁感抗,有许多能量消耗不掉,于是就在电离层处形成了极光。

 

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  随着科技的发展,人们对这种奇特自然现象的研究更为深入,得出了许多科学的推论。但是这些推论只是科学家目前的猜想,极光的具体成因还在继续探索,希望有一天可以得到确切答案。

 

 

极光是如何形成的 - 五月风 - 五月风空间

 

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