什么原因形成极光 美丽极光八大趣闻

什么是极光?什么原因形成极光?
极光是南北极地区特有的一种大气发光现象。极光在东西方的神话传说中都留下了美丽的身影，现代科学的发展，使人类能够用理性的眼光看待极光，对它作出科学的解释。下面让我们一起探讨什么是极光？同时是什么原因形成极光？

长期以来，极光的成因机理未能得到满意的解释。在相当长一段时间内，人们一直认为极光可能是由以下三种原因形成的。一种看法认为极光是地球外面燃起的大火，因为北极区临近地球的边缘，所以能看到这种大火。另一种看法认为，极光是红日西沉以后，透射反照出来的辉光。还有一种看法认为，极地冰雪丰富，它们在白天吸收阳光，贮存起来，到夜晚释放出来，便成了极光。总之，众说纷纭，无一定论。直到20世纪60年代，将地面观测结果与卫星和火箭探测到的资料结合起来研究，才逐步形成了极光的物理性描述。

现在人们认识到，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。

地磁场分布在地球周围，被太阳风包裹着，形成一个棒槌状的胶体，它的科学名称叫做磁层。为了更形象化，我们打这样一个比方。可以把磁层看成一个巨大无比的电视机显像管，它将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束，聚焦到地磁的极区，极区大气就是显像管的荧光屏，极光则是电视屏幕上移动的图像。但是，这里的电视屏幕却不是 18英寸或 24英寸，而是直径为4000公里的极区高空大气。通常，地面上的观众，在某个地方只能见到画面的l／50。在电视显像管中，电子束击中电视屏幕，因为屏上涂有发光物质，会发射出光，显示成图像。同样，来自空间的电子束，打入极区高空大气层时，会激发大气中的分子和原子，导致发光，人们便见到了极光的图像显示。在电视显像管中，是一对电极和一个电磁铁作用于电子束，产生并形成一种活动的图像。在极光发生时，极光的显示和运动则是由于粒子束受到磁层中电场和磁场变化的调制造成的。

极光不仅是个光学现象，而且是个无线电现象，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信，长电缆通信，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。

极光被视为自然界中最漂亮的奇观之一。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。由于它们向太阳的一边有点被压扁，而背太阳的一边却稍稍被拉伸，因而呈现出卵一样的形状。极光卵处在连续不断的变化之中，时明时暗，时而向赤道方向伸展，时而又向极点方向收缩。处在午夜部分的光环显得最宽最明亮。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孤；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。

极光形体的亮度变化也是很大的，从刚刚能看得见的银河星云般的亮度，一直亮到满月时的月亮亮度。在强极光出现时，地面上物体的轮廓都能被照见，甚至会照出物体的影子来。最为动人的当然是极光运动所造成的瞬息万变的奇妙景象。我们形容事物变得快时常说：眼睛一眨，老母鸡变鸭。极光可真是这样，翻手为云，覆手为雨，变化莫测，而这一切又往往发生在几秒钟或数分钟之内。极光的运动变化，是自然界这个魔术大师，以天空为舞台上演的一出光的活剧，上下纵横成百上千公里，甚至还存在近万公里长的极光带。这种宏伟壮观的自然景象，好像沾了一点仙气似的，颇具神秘色彩。令人叹为观止的则是极光的色彩，早已不能用五颜六色去描绘。说到底，其本色不外乎是红、绿、紫、蓝、白、黄，可是大自然这一超级画家用出神入化的手法，将深浅浓淡、隐显明暗一搭配、一组合，好家伙，一下子变成了万花筒啦。根据不完全的统计，目前能分辨清楚的极光色调已达一百六十余种。

极光这般多姿多彩，如此变化万千，又是在这样辽阔无垠的穹窿中、漆黑寂静的寒夜里和荒无人烟的极区，此情此景，此时此刻，面对五彩缤纷的极光图形，亲爱的读者，你说能不令人心醉，不叫人神往吗？无怪乎在许许多多的极区探险者和旅行家的笔记中，描写极光时往往显得语竭词穷，只好说些无法以言语形容，再也找不出合适的词句加以描绘之类的话作为遁辞。是的，普通的美丽、壮观、奇妙等字眼在极光面前均显得异常的苍白无力，可以说，即使有生花妙笔也难述说极光的神采、气势、秉性脾气于万一。

美丽极光八大趣闻 离子不同色彩不同

极光是常常出现于纬度靠近地磁极地区上空大气中的彩色发光现象。

　　　　离子不同色彩不同：当来自太阳表面的质子和电子流撞击地球磁场时就会呈现极光景象。由于粒子是带电的，它们会沿着磁力线螺旋运动，这些粒子会轮流撞击大气层。空气主要是由氮和氧原子组成，当带电粒子的撞击使它们获得能量。最终它们会释放能量并且发出不同波长的光线。氧原子会散发出绿色或者红色光，而氮原子发出的更多是橙色或者红色。

　　　　从太空中也清晰可见极光：卫星能够从地球轨道拍摄到极光的照片，而且这些照片相当令人震撼。事实上，即使是从另一颗星球上也能看到地球的极光。国际空间站甚至会从美丽的极光中穿过，只有太阳风暴特别强烈时，宇航员才会进入到国际空间站的保护区，与此同时他们也能拍摄到绚丽的极光全景照片。

　　　　其它星球也有极光：旅行者1号和旅行者2号最早带回来木星、土星、天王星以及海王星的极光照片。从那时起，哈勃太空望远镜也拍摄到了它们的极光照片。木星和土星上的极光都比地球上的更大、更强，这是因为它们的磁场更强。

　　　　能够向南方移动的极光：偶尔远离极点的地方也能清楚观察到极光。美国国家海洋和气象局（NOAA）太空气象预报测试平台的负责人Rodney Viereck称，与一个世纪以前相比，现在更加难以分辨什么时候极光更亮，因为如此多的城市灯光已经影响到极光。

　　　　神迹：谈到美国内战极光，部分观察者认为这是一种糟糕的预示。过去，在灯光很罕见的区域，极光就会被视作一种坏兆头。经常观看到极光的因纽特人认为极光是恶魔在天空嬉戏，而且有人会告诉孩子夜晚不要外出玩耍。拉普兰德人则认为极光是死者的灵魂，南半球的毛利人和土著人认为极光与精神世界的火光有关。

　　　　冷火焰：北极光看起来像火，但是它们的感觉并不像火。上层大气的温度能够达到数千华氏度，这些热量取决于微粒的平均速度。但是温度是一回事，感觉到热量又是另一回事了。发生极光的大气层密度极低，那里的温度远低于零度。

　　　　无法预测的极光：太阳物理学领域最难以解决的难题之一就是了解日冕物质抛射（CME)的磁场形状，这些日冕物质抛射都拥有自己的磁场。在它击中地球大气之前，几乎难以了解它磁场的方向。

　　　　摄像机镜头中的极光更美：极光是相当模糊的，而且人类视网膜对于更红光线的感知也有限。摄像机通常更敏感，长曝光和晴朗的夜空能够让你拍摄到一些惊人的照片。

美国科学家在实验室中 制造出瓶装的北极光

美国科学家在实验室中 制造出瓶装的北极光

格罗诺夫博士和他的夏季实习生花了一夏天时间制作了名为Planeterrella的玻璃容器，并重现了地球和其他一些行星上出现的极光现象。

近日，在美国弗吉尼亚州汉普顿的美国航空航天局(NASA)兰利研究中心，科学家在一个名为Planeterrella的玻璃容器中再现了迷人的北极光。

在这个圆顶的玻璃容器中有一个球体结构，而带电颗粒在磁场作用下发出了灿烂的光自然现象北极光的形成也是同样的过程。实验设备基于19世纪的 特洛拉(Terrella)实验研制。特洛拉实验第一次揭示了当太阳发射的带电粒子与地球大气层中的原子碰撞时，在地球磁场影响下会发光的现象。

研制这一设备的格罗诺夫(Guillaume Gronoff)博士解释说：它重现了距离地表80公里处的大气层，极光正是发生在那里。当带电粒子特别是来自太阳的粒子，猛然撞入大气层时，就会产生极光。

在NASA的实验室中，玻璃容器中的带电氮原子发出了紫色的光，但我们通常看到的北极光是绿色的，这是由于大气中的氧气所致。研究者改进了19世纪的特洛拉实验，加入了更多的球体结构，使之重现出在其他行星上才会出现的尖椭圆形极光。

rsquo;Planeterrellarsquo;使我们通过已知的程序来创造类似的现象，如火星上的极光。火星并不具有全球性的磁场，而是在个别地区存在磁场，格罗洛夫博士说，我们能再现木卫一(Io，伊奥)向木星发射粒子时发生的反应。我们也能模拟天王星和海王星上面的极光，这两颗行星的磁场正好朝向太阳。

NASA的Planeterrella装置是在美国制造的第一个，而在欧洲有10个同样的装置。尽管该装置是解释极光产生因素间互相作用的有用工具，但格罗洛夫博士还是希望做进一步的改进，包括增加更多变量如不同的气体等来制造不同的颜色效果。例如，利用额外的磁场和二氧化碳，可以制造出与火星极光更加接近的实验室极光。