极光

2025-03-19

极光(Polar light,aurora)是由于太阳带电粒子(太阳风)进入地球磁场,在地球南北两极附近地区的高空,夜间出现的灿烂美丽的光辉,是人们能用肉眼看得见的唯一的高空大气现象。北极附近的阿拉斯加、北加拿大是观赏北极光的最佳地点。

本质上来说,极光是原子与分子在地球大气层最上层(距离地面100-200公里处的高空)运作激发的光学现象。它的形成有三大要素:太阳风、地球磁场、大气。所谓“太阳风”,是太阳对宇宙不断放射的一种能量,它是由电子与质子所组成。由于太阳的激烈活动,放射出无数的带电微粒,当带电微粒流射向地球进入地球磁场的作用范围时,受地球磁场的影响,便沿着地球磁力线高速进入到南北磁极附近的高层大气中,与氧原子、氮分子等质点碰撞,因而产生了“电磁风暴”和“可见光”的现象,就成了众所瞩目的“极光”。

极光在北半球和南半球都可见,它们也被非正式地称为北极光和南极光。极光一般存在高度大概在地球上方约80至105公里处的大气基层和约200公里的上层之间。

如今人们认识到,极光一方面与地球高空大气和地磁场的大规模相互作用有关,另一方面又与太阳喷发出来的高速带电粒子流有关,这种粒子流通常称为太阳风。由此可见,形成极光必不可少的条件是大气、磁场和太阳风,缺一不可。具备这三个条件的太阳系其他行星,如木星和水星,它们的周围,也会产生极光,这已被实际观察的事实所证明。

极光是天空中一种特殊的光,是人们能用肉眼看得见的唯一的高空大气现象,它常常出现在南北半球的高纬地区,主要是在南极区和北极区。这种光的美丽显示,是由高空大气中的放电辐射造成的。出现在北半球的叫做北极光,出现在南半球的叫做南极光;南北极光泛称极光。在我国所能见到的当然是北极光。

大多数极光出现于地球上空90-130千米处。1959年,一次北极光所测得的高度是160千米,宽度超过4800千米。但有些极光要高得多,高度可达560-1000千米以上。

空间站看到的极光。

根据关于极光分布情况的研究,极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环状,而是卵形。
如果我们乘着宇宙飞船,越过地球的南北极上空,从遥远的太空向地球望去,会见到围绕地球磁极存在一个闪闪发亮的光环,这个环就叫做极光卵。

长期观测统计结果表明,极光最经常出现的地方是在南北磁纬度67度附近的两个环带状区域内,分别称作南极光区和北极光区。在极光区内差不多每天都会发生极光活动。在极光卵所包围的内部区域,通常叫做极盖区,在该区域内,极光出现的机会反而要比纬度较低的极光区来得少。在中低纬地区,尤其是近赤道区域,很少出现极光,但并不是说压根儿观测不到极光。1958年2月10日夜间的一次特大极光,在热带都能见到,而且显示出鲜艳的红色。这类极光往往与特大的太阳耀斑暴发和强烈的地磁暴有关。在寒冷的极区,人们举目瞭望夜空,常常见到五光十色,千姿百态,各种各样形状的极光。毫不夸大地说,在世界上简直找不出两个一模一样的极光形体来,从科学研究的角度,人们将极光按其形态特征分成五种:一是底边整齐微微弯曲的圆弧状的极光弧;二是有弯扭折皱的飘带状的极光带;三是如云朵一般的片朵状的极光片;四是面纱一样均匀的帐幔状的极光幔;五是沿磁力线方向的射线状的极光芒。

极光一般只在南北两极的高纬度地区出现,但是2010年8月1日的太阳风暴恰好面向地球爆发,携带大量带电粒子的太阳风准确无误地“击中”地球,与地球磁场相互作用产生“磁暴”,使美国密歇根州、丹麦和英国等纬度稍低的地区都能够看到美丽的北极光景观。专家称,这一次的太阳风暴并没有像事先推测的那样破坏全球的卫星和电信系统,却给地球带来一场壮丽的“焰火盛会”。

木星观测者知道这颗巨大行星经常出现极光,比地球极光明亮数千倍,并且覆盖范围是地球面积数倍,通常他们认为木星极光是太阳带电粒子与木星磁场发生碰撞所产生的,也可能是由于木星和它的卫星单独交互作用所致。

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