教你學會極光是怎么形成的?





教你學會極光是怎么形成的?



教你學會極光是怎么形成的?

在感嘆大自然的神奇之后,你是否想過這美麗的極光到底是怎么形成的呢?

實際上這個問題確實不簡單,至少咱們現在所熟知的解釋差不多是上世紀后半期才提出來的 , 而在此之前,人們曾認為:極光是高層大氣燃起的大火,又或者是太陽落山后,經大氣反射并折射后的余光 , 甚至還有人認為極地覆蓋著大量的雪,而這些雪將陽光吸收,到了晚上又放出來形成極光 。
【教你學會極光是怎么形成的?】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產生作用而形成的 。


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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,一個是內層,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 。


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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公里,對于地球上的我們來說 , 整個速度的確驚人 , 但要想到這是質量大地球33萬倍的太陽所產生的 , 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)


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此外太陽還有黑子、耀斑、日冕物質拋射等活動(一些現象至今也沒有全被解釋清楚),具體的這里就不再講解了(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 。

當太陽風朝著地球猛烈襲來時,是否會對地球產生什么危害呢?

答案是肯定的,如果太陽風可以肆無忌憚的攻擊地球,那么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里就不提了) , 地磁場也存在南北極,你可以將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” 。


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而碰撞就意味著會發生能量交換 , 也即是原子有可能從基態成為激發態,而激發態是不穩定的,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,這些原子在被激發后,就會釋放出綠、紅、藍等不同顏色的光,也就形成了所謂的極光 。


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