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神秘极光是如何形成的

时间:2016-09-29 09:12:19    来源:中国海洋报    作者:

 

  极光是一种常常出现于靠近地磁极地区上空大气中的彩色发光现象,被视为自然界最美的奇观之一。每年10月到次年的4月,是极光的高发时段。

  太阳风暴吹来的带电粒子飘到了地球,与大气结合产生的电磁风暴与可见光,就是极光。极光的出现与太阳活动有关。太阳主要是由氢元素组成,在大量氢原子产生的引力挤压下,太阳内核很小的一部分区域发生了核聚变反应,先有氢元素核聚变,衰变成氦元素,之后氦再继续聚变、衰变成重金属元素(铁、锑),太阳内核每秒将6亿多吨氢元素聚变成氦元素,在聚变的过程中将能量释放出来。此时,太阳表面附着的太阳黑子,受强烈磁场影响,会发生激烈的能量活动,放射出无数的带电粒子。一部分带电粒子会扩散到宇宙,飞向地球。当带电粒子流射向地球,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。因为地球有南北两极磁极,这些带电粒子被分流到地球的南北两极附近。与大气中氧原子、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。

  由此可见,极光的形成有三大重要过程:太阳风产生的带电粒子、地球磁场把带电粒子吸引到南北极、与大气成分运作激发。

  事实上人们看到的极光,主要是带电粒子流中的电子和质子造成的。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,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。科学家可以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。从极光的强度和分布就能知道地球磁尾的结构、地球磁场与行星磁场的相互作用、太阳扰乱对地球的影响方式与程度等信息。 (宗禾)

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