极光闯入地球热带 极光闯入地球热带图片

极光是如何形成的？它是如何出现在南半球的？

数千年来，极光一直激励着人类。他们的秘密在于电磁学。 400 多年后，我们现在了解了极光背后的机制，当它们出现在南半球时，被称为南极光。我们将使用“极光”来使事情变得简单——尽管稍后我们将深入探讨两者之间的一些有趣差异。 挪威科学家 Kristian Birkeland（1867-1917）首先提出极光与来自太阳的电磁活动有关。虽然他的理论在他有生之年受到强烈质疑，但后来被证明是正确的。极光的起源在于来自太阳和地球大气层的带电粒子的混合。 太阳发出的不仅仅是我们能看到的光，它还发出太阳风，一种带电粒子流——主要是质子和电子——以数十亿英里的长弧形扩散到太阳系的其余部分。这种风携带了一些太阳磁场，并产生了通常所说的一种空间天气，可以极大地影响行星的大气层。太阳的外缘日冕是一个特别活跃的区域，对这种“天气”负主要责任。它的湍流等离子体池和巨大的磁环携带着这种带电粒子等离子体，加热到太阳引力无法再控制它的程度，然后进入太阳系。 在太阳风离开太阳表面几天后，这种带电粒子的爆发到达地球。如果这听起来很激烈，那是因为——如果不是因为我们星球的磁层，太阳风会剥离保护我们免受太阳紫外线辐射的地球大气层。 科学家们认为，由于火星在大约 40 亿年前失去了自己的磁层，行星的大气层被剥离，导致我们今天看到的岩石贫瘠的景观。 这些带电粒子（离子）最终到达的极地周围的区域称为电离层，它形成了太空真空和低层大气之间的边界。 当电离层从进入的太阳风中吸收能量时，太阳粒子会与电离层中的氧和氮相互作用。这确实是导致极光发光的原因。地球大气层中的气体被太阳的离子激发，但只是短暂的一段时间，这些离子以梦幻般的闪光——极光——释放储存的能量。 只有当发生数十亿次这样的碰撞时，我们才能看到广为人知的极光。不同的气体会发出不同颜色的极光。氧气产生了极光标志性的绿黄色和红色调，而氮气则发出红色或蓝色的光，通常会出现紫色阴影——就像斯夸尔恰卢皮在 1580 年 9 月的那个晚上看到的极光一样。 因为极光是由带电的太阳粒子和地球磁层将它们驱动到两极的混合产生的，所以观看它们的最佳地点是两个半球的高纬度地区。加拿大、冰岛、挪威和芬兰是观赏北极光的好地方，而澳大利亚、新西兰和南极洲的部分地区则是仅有的一些可以看到南极光——南极光的地方。 通常出现极光的区域称为极光环，虽然越靠近这些环，看到它们的机会确实会增加，但有时北极光会向南延伸更远（而澳大利亚极光则向北延伸） ） 比平常。 虽然北极光和南极光来自同一个对称排列的磁场，但该磁场可以根据接近它的太阳风的强度、强度和角度弯曲和移动。 太阳的磁场并非在任何时候都同样活跃。我们的恒星有规律地经历所谓的太阳周期，这是一个 11 年的过程，其中它的磁场实际上翻转，两个半球的极性反转为相反。太阳周期的开始以少量太阳黑子为标志，此时太阳最不活跃，这意味着地球上出现强烈极光的几率较低。 我们当前的周期，即太阳周期 25（自 1755 年开始对太阳黑子活动进行广泛记录以来一直在跟踪周期），始于 2020 年。美国国家海洋和大气管理局的科学家预测，太阳周期将在 2025 年 7 月达到顶峰，这意味着极光在此期间更有可能发生。 强烈的太阳风暴会显着增加从太阳发出的带电粒子的数量，甚至会导致极光到达南至热带地区，就像它们在 1859 年臭名昭著的卡林顿事件中所做的那样。 那次事件是地磁风暴的结果它起源于至少一次日冕物质抛射，并导致世界各地的电力服务大范围中断。 地磁风暴是地球磁层中的重大干扰。它们是由太阳耀斑或它们更强烈的表亲日冕物质抛射等事件引起的。 当它的等离子体流动和搅动时，太阳的磁场本身就会“纠缠”起来。为了恢复到更“放松”的状态，这些被称为磁通绳的扭曲和打结的磁性区域会重新排列自己，吸收大量的能量和等离子体，这些能量和等离子体会涌入太阳系。 太阳耀斑是高能电磁辐射的强烈释放。释放的大量能量能够加速对地球电离层产生影响的高能粒子。GPS 和无线电信号穿过电离层，因此其成分的任何变化都会影响这些信号，太阳耀斑甚至可能导致导航和通信系统完全停电。然而，当太阳耀斑发生在面向地球的太阳一侧时，它们会撞击地球。 科学家们仍在大量了解地球和太阳之间的电磁关系，我们很可能会在未来几十年内发现有关这种相互作用的一些有趣的事情。 从我们的 历史 角度来看，我们可以看到极光背后的物理学，以及那些努力研究这些系统如何运作的人的奉献精神，与极光本身所闻名的空灵之美一样引人注目。Squarcialupi 并不是第一个惊叹于极光的人，但他的话和他的信息仍然是一个极好的提醒，即物质和超然物质经常相互联系在一起。我们都应该牢记这一点。

地球上哪些地方出现过极光？

1958年2月10日夜间的一次特大极光，在热带地区都能见到，而且显示出鲜艳的红色。这类极光往往与特大的太阳耀斑爆发和强烈的地磁暴有关。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。当夜，红、蓝、绿相间的光线布满夜空中，场面极为壮观。

2003年10月30日，美国匹兹堡市出现了极光。虽然是在污染严重的市内，但仍能看到红色的光芒。11月20日傍晚，极光出现在匹兹堡南方地平线，一小时后消退，半夜时又出现在北方低空。2004年11月7日晚，较强极光出现在美国匹兹堡，肉眼能看出绿色、红色。

极光现象是怎么回事?

极光是一种大气光学现象。当太阳黑子、耀斑活动剧烈时，太阳发出大量强烈的带电粒子流，沿着地磁场的磁力线向南北两极移动，它以极快的速度进入地球大气的上层，其能量相当于几万或几十万颗氢弹爆炸的威力。由于带电粒子速度很快，碰撞空气中的原子时，原子外层的电子便获得能量。当这些电子获得的能量释放出来，便会辐射出一种可见的光束，这种迷人的色彩就是极光。　　地球的两极有两个大磁场，带电粒子流受地球磁场的影响，飞行路线就要向两极偏转，两极地区形成的粒子流较中纬度更多，在高纬度地区人们能观察到极光的机会更多些。出现在北极的叫北极光，出现在南极的叫南极光。　　极光通常有带状、弧状、幕状或放射状等多种形状。由于空气中含有氢、氧、氮、氦、氖、氩等气体，在带电粒子流的作用下，各种不同气体便发出不同的光。比如氖气发出红光，氩气发出蓝光，……因此极光的颜色也是丰富多彩、变幻无穷的。极光往往突然出现，连续一段时间以后又突然消失。　　在瑞典、挪威、前苏联和加拿大北部，一年可以看到100次左右的极光，出现的时间大多在春季和秋季。在加拿大北部的赫德森湾地区，每年见到的极光多达240次左右。我国最北部的黑龙江省漠河地区，人们常常可以看到五彩斑斓北极光

为什么极光出现在地球两极？极光的原理。

因为地球有磁场，磁场从地理上的南极发出，终止于地理北极。太阳“打喷嚏”，太阳风暴轰击，导致大气层被电离，形成极光。

地球极光是由太阳发出的带电粒子进入

AB、在北极上空有竖直向下的磁场，由地面上看带电粒子的运动轨迹沿逆时针方向，则由左手定则得粒子带正电．故A正确，B错误； CD、运动过程中粒子因空气阻力做负功，运动动能变小，速度减小，则半径小．故CD错误； 故选：A

极光的产生原因

极光（Aurora、Aurora Borealis、Polar light或Northern light）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，来自地球磁层和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、高能带电粒子。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。 极光一般只在南北两极的高纬度地区出现，但是2010年8月1日的太阳风暴恰好面向地球爆发，携带大量带电粒子的太阳风准确无误地“击中”地球，与地球磁场相互作用产生“磁暴”，使美国密西密歇根州、丹麦和英国等纬度稍低的地区都能够看到美丽的北极光景观。专家称，这一次的太阳风暴并没有像事先推测的那样破坏全球的卫星和电信系统，却给地球带来一场壮丽的“焰火盛会”。 许多世纪以来，这一直是人们猜测和探索的天象之谜。从前，爱斯基摩人以为那是鬼神引导死者灵魂上天堂的火炬。13世纪时御判孙，人们则认为那是格陵兰冰原反射的光。到了17世纪，人们才称它为北极光——北极曙光（在南极所见到的同样的光称为南极光）。随着科技的进步，极光的奥秘也越来越为我们所知——原来，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，因而属于等离子态。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。在过去，有些理论被用来解释这种现象，但都已经过时了：1.本杰明·佛兰克林（镇链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；2.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、而且仍然缺乏任何太空中的观测证据；3.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，很明显地，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；4. 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，但在尖点之外，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。 1890年，挪威物理学家柏克兰认为，离地球1.5亿千米的太阳几乎连续不断地向地球放射物质点。而离地球5万千米至6.5万千米以外有一层冲虚磁场将地球罩住。当太阳的质点直射这层磁场而被挡住时，它便向地球四周扩散，寻找钻入的空隙，结果约有1%的质点钻入北磁极附近的大气层。每颗太阳质点含有等于1000伏特的电力。它们在100千米外的高空大气层中与原子和多半由氧和氮构成的分子相遇，原子吸收了太阳质点所含的一部分能量时，立即又将这能量释放出来而产生极强的光，氧发出绿色和红色的光，氮则发出紫、蓝和一些深红色的光。这些缤纷的色彩组成了绮丽壮观的极光景象。许多科学家正在对极光作深入的研究。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。极光虽然美丽，但是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。怎样利用极光所产生的能量为人类造福，是当今科学界的一项重要使命。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碰撞，分别发出红色和绿色光。瑟密斯卫星任务的5个人造卫星群于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级的地震。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。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（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”。所以极光只能在地球的南北极被看见。地球磁层磁力线携带太阳风的能量进入地球内部，进而驱动了地磁场的形成。在这磁层磁力线闭合环路上除了有地球内部的导电体之外，另外还有大气层的电离层-这一弱导电体。当太阳风强烈时，磁力线能量遇到地球内部的磁感抗，有许多能量消耗不掉，于是就在电离层处形成了极光。在地球上，极光是磁极地区上空的彩色发光现象。一般呈带状、弧状、幕状或放射状。这些形状有时稳定有时作连续性变化。它们有着五颜六色的光辉，像飘舞的彩带，又像万里长虹。在大约离磁极25°～30°的范围内会常出现极光，这个区域称为极光区或者称为极光椭圆带。这种解释一开始让人感觉蛮有点道理，但是仔细分析会发现，这是个根本不能成立的解释。太阳风里的带电粒子每立方厘米只有几个，就是让它们全发光，也难以观察。而如果让它们去撞击气体粒子，它们被撞到的概率更是微乎其微。再说说带电粒子的沉降，人们根本不可能让带电粒子像灰尘一样地沉降。当年斯托默就想计算极光的带电粒子，不想它早跑到辐射带里去了。就算之前假设全都成立，按照带电粒子撞击气体粒子形成极光理论，极光在极尖区应该是一个柱状体，而不应该是一个扁平环。而且扁平环处是极强磁场区；扁平环-极光椭圆带也并不在极尖区之内，太阳风是到达不了那里的。还有就是南北极光是共轭飞舞的，这也是带电粒子撞击气体粒子形成极光理论所不可能解释的现象。太阳风的速度平均也就是400千米每秒，而电磁场的变化速度是接近30万千米每秒。如果同时看到南北两极的极光共同镜像飞舞，无论极光是地球的、土星的、或者是木星的，那都是一种视觉享受。讯息万变的极光形态以及色彩变化，这都是太阳风的速度所做不到的事情。观念的改变有时会使人豁然开朗，如果用磁力线携带能量在电离层处形成极光的解释来看待地球磁层结构的变化。我们会发现有好多疑难问题都可以得到解决。例如空间科学的磁重联、磁亚暴等许多争论多年疑问就都能够理顺了。