aswdb

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。在南极称为南极光，在北极称为北极光（Northern Lights）。



人类首次观测到红色弧线 疑是地球磁暴“遗骸”：意大利的一台天文望远镜首次拍摄到电离层中神奇的红色弧线，它们位于地面之上85-600公里处。这种红色弧线几乎横跨欧洲上空，西起爱尔兰东至白俄罗斯。弧线释放出非常特殊的红色波长，由于过于昏暗，人类肉眼无法观察。有观点认为，红色狐线是地球发生磁暴后所遗留下来的“后遗症”，它与极光不同，通常出现于较低纬度地区的上空。更新时间：2013-08-07 09:06:42
wanghui6438据国外媒体报道，近日，科学家发现了产生北极光神秘声音的地点。这种声音激发了许多民间故事，令荒野流浪者恐惧和敬畏。但北极光奇怪的噼啪声和低沉的轰鸣声首次通过科学得到了解释。



1 理论
1.1 过去的理论
1.2 现代的理论
2 物理过程
3 形态
4 色彩
4.1 光谱线
5 出现区域
6 影响
7 在其他的行星


极光 - 理论

南极浮冰区上的瑰丽极光
极光发现的历史很早，《河图稽命征》上说：“附宝（黄帝之母）见大电光绕北斗权星，照耀郊野，感而孕二十五月，而生黄帝轩辕于青邱。”这很可能是指极光。部份中国学者认为《山海经·大荒北经》中的烛龙是指极光，古人形容为“人面蛇身，赤色，身长千里，钟山之神也。”。
1619年，伽利略以曙光女神奥罗拉（Aurora） 之名创造出aurora borealis 一词。伽利略解释极光是由反射从地球上上升蒸气的太阳光。
极光最易出现的时期是春分和秋分两个节气来临之前，且春秋两季出现频率更甚夏冬。但2007年美国国家航空航天局“THEMIS”任务的资料显示，在春分和秋分两节气时地球位置与“磁索”交错最甚，而非因四季交替影响才有此结果。另外，在太阳黑子多的时候，极光出现的频率也大。
过去的理论
在过去，有些理论被用来解释这种现象，但现在都已经过时了。
本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）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。
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、而且在近期内仍然缺乏任何太空中的观测证据。

极光
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，很明显的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。
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，但在间点之外，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。
现代的理论
根据美国国家航空航天局“瑟宓斯卫星任务”（2007/12）（Themis mission）传回的新数据，科学家发现太阳释放的带电粒子像一道气流飞向地球，碰到北极上空磁场时又形成若干扭曲的磁场，带电粒子的能量在瞬间释放，以灿烂眩目的北极光形式呈现，而地球的极光主要只有红、绿二色是因为在热成层的氮气和氧原子被电子破撞，分别发出红色和绿色光。这项研究是由美国加州大学洛杉矶分校的安吉罗波洛斯主持，其研究结果已于2007年12月9日在“美国地球物理联合会”的学术会议中发表。
瑟密斯卫星任务的5个人造卫星群2007年2月成功发射升空，3月在阿拉斯加和加拿大上空侦测到北极光出现两小时，同一时间卫星也侦测到带电粒子流接触到北极磁场。而让安吉罗波洛斯惊讶的是，带电粒子和磁场接触形成的地磁风暴以每分钟650公里的速度掠过空中，威力相当于芮氏规模5.5的地震。
科学家早就怀疑，北极光的能源来自带电粒子与北极磁场接触产生的扭曲磁场，但这个理论一直到2010年5月才获得证实，当时瑟密斯任务的卫星群从地球上空6万多公里首度测到扭曲磁场的结构。
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（Field line）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。[1]
在北半球观察到的极光称北极光，南半球观察到的极光称南极光，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，阿拉斯加的费尔班克斯（Fairbanks）一年之中有超过200天的极光现象，因此被称为“北极光首都”。
极光 - 物理过程

北极光





地球始终侧对太阳，但从外太空进入地球的高能带电粒子并不会直接穿透地球磁层进入大气，它们只能沿着地球的磁力线做螺旋运动，这样大部分粒子就被输送到两极，与那里的大气分子碰撞，形成极光。在太空中能看到极光的顶部有着暗红色的辉光，那是进入大气边缘的质子流捕获自由电子变成氢原子时发出的Ha 线，波长656.3nm，进入到150公里处，便到了电离层，那里大气仍然十分稀薄，大量氧原子被激发到亚稳态，从而产生了禁戒跃迁，从1D能级跳到1S，发出波长为557.7nm的绿光，如果从3P跳到1D，则会发出波长为630和636.4nm的红色双线，这就构成了极光最常见的两种颜色。
因为带电粒子被束缚在磁力线上，所以极光不会遍布整个极区，而是集中在磁纬67度附近的环形区域中（以北极光为例，北极点附近的地磁南极在西半球，北纬79度，西经71度，所以在加拿大可见极光的纬度要比北欧诸国低了大约20度），这个区域又在强劲太阳风的冲击下收缩成卵形（auroral oval）。通常在中低纬度地区是看不到极光的，但在太阳活动强烈的时候，地球磁场受到大量高能粒子的扰动，就有可能造成极光的猛烈爆发。[2]
极光 - 形态

北极光
极光按形态可分为：
匀光弧极光
射线式光柱极光
射线式光弧光带极光
帘幕状极光
极光冕
按观测的电磁波波段分为：
光学极光
无线电极光
按激发粒子类型可分为：
电子极光
质子极光
按发生区域可分为：
极光带极光
极盖极光
中纬极光红弧
极光 - 色彩
根据不完全的统计，目前（2012年）能分辨清楚的极光色调已达一百六十余种。
光谱线
极光的光谱线范围约为3100—6700埃，其中最重要的谱线是5577埃的氧原子绿线，称为极光绿线。
极光 - 出现区域

北极光
由于地磁场的作用，这些高能粒子转向极区，所以极光常见于高磁纬地区。在大约离磁极25°—30°的范围内常出现极光，这个区域称为极光区。在地磁纬度45°—60°之间的区域称为弱极光区，地磁纬度低于45°的区域称为微极光区。 极光下边界的高度，离地面不到100公里，极大发光处的高度约110公里左右，正常的最高边界为300公里左右，在极端情况下可达1000公里以上。
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，但并不是说完全观测不到极光。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。
大多数极光出现在地球上空90—130千米处。但有些极光要高得多。1959年，一次北极光所测得的高度是160千米，宽度超过4800千米。
极光 - 影响

冰岛现壮观极光 酷似外星人头像漂浮空中


极光不仅是个光学现象，而且是无线电现象，可以用雷达进行探测研究，它还会辐射出某些无线电波。有人还说，极光能发出各种各样的声音。极光不仅是科学研究的重要课题，它还直接影响到无线电通讯、长电缆通讯，以及长的管道和电力传送线等许多实用工程项目。极光还可以影响到气候，影响生物学过程。当然，极光也还有许许多多没有解开的谜。
极光 - 在其他的行星


极光
木星和土星这两颗行星都有比地球更强的磁场（木星在赤道的磁场强度是4.3高斯，相较之下地球只有0.3高斯），而且两者也都有强大的辐射带。哈柏太空望远镜也很清楚的看见这两颗行星的极光。[3]
在巨大气体行星上的极光看起来与地球的相似，也是由太阳风提供能量，另外，木星的卫星，特别是埃欧，更是木星极光的能量来源。这些电流是沿着场线（场准直电流）涌生出的，肇因于卫星绕着行星公转的相对运动，引起的发电机机制。有着火山活动和电离层的埃欧，是带电粒子的强力来源，从1955年开始就在研究由它的电流所发射出来的电波辐射。使用哈柏太空望远镜也在埃欧、欧罗巴和甘尼米德上观测到极光，当木星磁气圈的等离子撞击到它们稀薄的大气层时，就会产生极光。
在金星和火星上也曾观测到极光。因为金星没有内在（行星本身）的磁场，金星的极光呈现不同的形状和强度，看起来是明亮但弥漫的补丁，有时会分布在整个行星的盘面。金星的极光源自太阳风的粒子撞击和陷入在夜晚侧的大气层。在2004年8月14日，火星快车号上的仪器SPICAM检测到火星的极光。这道极光位于erra Cimmeria，东经177°，南纬52°，辐射区域大约宽30公哩，高度在8公里左右。经由分析包括火星全球探勘者号过去的地壳磁场异常资料，科学家发现辐射的地区是相对来说是区域性的局部磁场最强的地区。这种相关性显示，电子是通过火星地壳的磁力线与被激发的大气层移动。[4]

[ 本帖最后由 表情 于 2013-12-16 17:11 编辑 ]

本帖最近评分记录

• 表情 金币 +6 感谢分享，论坛有您更精彩！ 2013-12-16 17:06