极光是怎么产生的?

如题所述

中文名称:极光
英文名称:aurora
或Polar
light或Northern
light
定义1:由于太阳粒子流轰击高层大气气体使其激发或电离的彩色发光现象,
常在高纬地区高空出现。
定义2:行星高磁纬地区大气中产生的彩色发光现象。外来的高能带电粒子流沿行星固有磁场进入两磁极与高层大气的气体分子和原子碰撞,形成极光。
极光出现于星球的高磁纬地区上空,是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光,由来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生。极光产生的条件有三个:大气、磁场、太阳风。这三者缺一不可。极光不只在地球上出现,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。
经物理学家的试验和研究,证明了极光是由于高空稀薄大气层中带电微粒所起的作用。在80-1200千米的高空大气层中,空气是非常稀薄的,极光就在那里发生。
这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中,有一种能量被称为"太阳风"。太阳风是太阳喷射出的带电粒子,是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流。太阳风在地球上空环绕地球流动,以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。地球磁场形如漏斗,尖端对着地球的南北两个磁极,因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降,进入地球的两极地区。两极的高层大气,受到太阳风的轰击后会发出光芒,形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区形成的叫北极光。
人们看到的极光,主要是带电粒子流中的电子造成的。而且,极光的颜色和强度也取决于沉降粒子的能量和数量。用一个形象比喻,可以说极光活动就像磁层活动的实况电视画面。沉降粒子为电视机的电子束,地球大气为电视屏幕,地球磁场为电子束导向磁场。科学家从这个天然大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息。例如,通过极光谱分析可以了解沉降粒子束来源,粒子种类,能量大小,地球磁尾的结构,地球磁场与行星磁场的相互作用,以及太阳扰乱对地球的影响方式与程度等。
极光不但美丽,而且在地球大气层中投下的能量,可以与全世界各国发电厂所产生电容量的总和相比。这种能量常常搅乱无线电和雷达的信号。极光所产生的强力电流,也可以集结在长途电话线或影响微波的传播,使电路中的电流局部或完全“损失”,甚至使电力传输线受到严重干扰,从而使某些地区暂时失去电力供应。
【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。
极光不只在地球上出现,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。
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。也有科学家发现火星、木星上的极光。
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
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第1个回答  2019-04-14
是太阳的太阳风造成的!极光的产生过程与霓虹灯管发光的原理相似。霓虹灯管内,藉着两极的电压差将电子加速,然后将管内稀薄气体撞击而发光。来自上空的高速电子撞击电离层中的原子、分子、或离子,把它们打成激发态(通常必须是一个高能阶的准稳定态),等一段时间后(【生命期】),它们会自动的跳回基础态(或较低能阶的准稳定态),放出一定波长的光,这就是极光。
造成极光的的高速电子,打哪儿来的呢?造成扩散极光的高速电子来自内磁层:
内磁层中,原来沿磁场线来回弹的高能电子,被扰动的电场与磁场散射后,无法继续来回弹跳而落入电离层中,并与电离层中的氢原子碰撞发出红光。由于这些电子一个一个落下来,好像下毛毛雨一般。因此所产生的极光也像毛毛雨弄湿地面一般,呈现相当均匀的分布。
造成分立极光的高速电子来自磁尾电浆片或磁层顶:造成分立极光的高速电子成因可能不只一种,以下只是提出其中一种,做详细的说明。磁副暴是一种强烈的磁场扰动。主要的扰动发生在磁尾、以及高纬的电离层与地表。当磁副暴发生时,磁尾的磁场发生变形,会将电浆片中的热电浆挤出来,灌入电离层。
当来自磁尾电浆片的热电浆,到达电离层上空时,会自行形成一组u型的等电位分布,其中,越内层的u型等电位面,电位越低。也就是说:在u型结构的中央处,形成了一个沿磁场方向,方向向上的「场向电场」。在u型结构的两侧,形成了一个垂直磁场方向辐合形式的电场分布。因此,位在u型结构中央处的电浆中的电子,就会被此向上的「场向电场」所加速,高速的打入电离层。
当地球磁层外面太阳风中的磁场方向,具有南向分量时(与地球磁场方向相反时),地球的磁层顶,也成了一个带有很强电流的电浆片。这样的磁场与电流分布,很不稳定,也会造成强烈的磁场扰动(例如:「磁场线重联」)。当来自磁层顶电浆片的热电浆,到达电离层上空时,也会造成「场向电场」,并加速电子。
第2个回答  2019-04-15

地球大气中的不同成分导致了极光颜色的五彩缤纷。地球周围的大气中,含不同的气体分子。当从太阳来的带电微粒与不同的气体分子冲撞时,就发出不同颜色的光。比如大多数的极光是红色和绿色,是氧原子同太阳风中的带电粒子碰撞产生的,氮气受到冲击能产生粉色、蓝色和紫色极光,如氖气受到冲击时就发出比较罕见的橘黄色极光,氦发紫光。极光的形成与太阳活动息息相关,太阳风活动的水平同样会对极光的颜色和强度产生影响。逢到太阳活动极大年,可以看到比平常年更为壮观的极光景象。在许多以往看不到极光的纬度较低的地区,也能有幸看到极光。2000年4月6日晚,在欧洲和美洲大陆的北部,出现了极光景象。在地球北半球一般看不到极光的地区,甚至在美国南部的佛罗里达州和德国的中部及南部广大地区也出现了极光。

极光

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第3个回答  2019-09-02
产生的原因是来自大气外的高能粒子(电子和质子)撞击高层大气中的原子的作用。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。现在所知,作为太阳风的一部分荷电粒子在到达地球附近时,被地球磁场俘获,并使其朝向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞,击走电子,使之成为激发态的离子,这些离子发射不同波长的辐射,产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩。在太阳活动盛期,极光有时会延伸到中纬度地带,例如,在美国,南到北纬40度处还曾见过北极光。极光有发光的帷幕状、弧状、带状和射线状等多种形状。发光均匀的弧状极光是最稳定的外形,有时能存留几个小时而看不出明显变化。然而,大多数其他形状的极光通常总是呈现出快速的变化。弧状的和折叠状的极光的下边缘轮廓通常都比上端更明显。极光最后都朝地极方向退去,辉光射线逐渐消失在弥漫的白光天区。造成极光动态变化的机制尚示完全明了。
在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中,有一种能量被称为"太阳风"。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流,该太阳风在地球上空环绕地球流动,以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场,磁场使该颗粒流偏向地磁极,从而导致带电颗粒与地球上层大气发生化学反应,形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象,一般称之为北极光。
第4个回答  2019-04-23
极光是怎样形成的
极光是高空稀薄大气层中带电的微粒所致,在带电微粒流的作用下,各种不同的气体所发出的光也不相同,因此就出现了各种不同形状和颜色的极光,美丽又壮观。
人们看到的极光,主要是带电粒子流中的电子造成的。而且,极光的颜色和强度也取决于沉降粒子的能量和数量。用一个形象比喻,可以说极光活动就像磁层活动的实况电视画面。沉降粒子为电视机的电子束,地球大气为电视屏幕,地球磁场为电子束导向磁场。科学家从这个天然大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息。例如,通过极光谱分析可以了解沉降粒子束来源,粒子种类,能量大小,地球磁尾的结构,地球磁场与行星磁场的相互作用,以及太阳扰乱对地球的影响方式与程度等。
◆为什么极光出现在地球两极
极光大多在南北两极附近出现,而很少发生在赤道地区,这是为什么呢?原因是地球像一块巨大的磁石,而它的磁极在南北两极附近。我们所熟悉的指南针因受地磁场的影响,总是指着南北方向,从太阳射来的带电微粒流,也要受到地磁场的影响,以螺旋运动方式趋近于地磁的南北两极。所以极光大多在南北两极附近的上空出现。在南极发生的叫南极光,在北极发生的叫北极光。我国在北半球,所以在我国只能看到北极光。
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