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都說要去看極光,極光到底是怎麼形成的?
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  • 1 # 呼倫貝爾品生態旅遊

    描述版:在地球南北兩極附近地區的高空,夜間常會出現燦爛美麗的光輝。它輕盈地飄蕩,同時忽暗忽明,發出紅的、藍的、綠的、紫的光芒。這種壯麗動人的景象就叫做極光。科學版:太陽風暴吹來的帶電粒子飄到了地球,與大氣結合產生的電磁風暴與可見光,就是極光。

    極光是怎麼形成的

    極光是太陽風暴吹過來的帶電粒子與地球高空大氣中的原子與分子在地球大氣層最上層(距離地面100-200公里處的高空)運作激發的光學現象。

    極光的形成有三大個重要過程:太陽風產生的帶電粒子、地球磁場把帶電粒子吸引到南北極、與大氣成分運作激發。 

    所謂“太陽風”,是太陽對宇宙不斷放射的一種能量,它是由電子與質子所組成。

    由於太陽的激烈活動,放射出無數的帶電微粒,當帶電微粒流射向地球進入地球磁場的作用範圍時,受地球磁場的影響,便沿著地球磁力線高速進入到南北磁極附近的高層大氣中,與氧原子、氮分子等質點碰撞,因而產生了“電磁風暴”和“可見光”的現象,就成了眾所矚目的“極光”。

    有關極光的傳說

    國內版一:

    相傳公元前兩千多年的一天,夜來臨了。隨著夕陽西沉,夜已將它黑色的翅膀張開在神州大地上,把遠山、近樹、河流和土丘,以及所有的一切全都掩蓋起來。

    一個名叫附寶的年輕女子獨自坐在曠野上,她眼眉下的一灣秋水閃耀著火一般的激情,顯然是被這清幽的夜晚深深地吸引住了。夜空像無邊無際的大海,顯得廣闊。安詳而又神秘。

    天幕上,群星閃閃爍爍,靜靜地俯瞰著黑魆魆的地面,突然,在北斗七星中,飄灑出一縷彩虹般的神奇光帶,如煙似霧,搖曳不定,時動時靜,像行雲流水,最後化成一個碩大無比的光環,縈繞在北斗星的周圍。其時,環的亮度急劇增強,宛如皓月懸掛當空,向大地瀉下一片淡銀色的光華,映亮了整個原野。四下裡萬物都清晰分明,形影可見,一切都成為活生生的了。

    附寶見此情景,心中不禁為之一動。由此便身懷六甲,生下了個兒子。這男孩就是黃帝軒轅氏。以上所述可能是世界上關於極光的最古老神話傳說之一。  

    國內版二:

    在我國的古書《山海經》中也有極光的記載。書中談到北方有個神仙,形貌如一條紅色的蛇,在夜空中閃閃發光,它的名字叫燭龍。

    關於燭龍《大荒北經》有如下一段描述:“西北海之外,赤水之北,有章尾山。有神,人面蛇身而赤,直目正乘,其瞑乃晦,其視乃明。不食不寢不息,風雨是竭。是燭九陰,是謂燭龍。”這裡所指的燭龍,實際上就是極光。

    國外版:

    在藝術作品中,伊歐斯被說成是一個年輕的女人,她不是手挽個年輕的小夥子快步如飛地趕路,便是乘著飛馬駕挽的四輪車,從海中騰空而起;有時她還被描繪成這樣一個女神,手持大水罐,伸展雙翅,向世上施捨朝露,如同我國佛教故事中的觀音菩薩,普灑甘露到人間。

    去哪看極光

    最常見的提到的適合看極光的地區有冰島、格陵蘭、加拿大Yelloknife,阿拉斯加、挪威Tromsø、瑞典和芬蘭北部等地。如果想盡量提高機率,就要在可以看到極光的地區待時間越久越好。

  • 2 # 點ooo硪ooo頭oo防儇

      極光(Polar light,aurora)是由於太陽帶電粒子(太陽風)進入地球磁場,在地球南北兩極附近地區的高空,夜間出現的燦爛美麗的光輝。在南極稱為南極光,在北極稱為北極光。極光一般呈帶狀、幕狀、弧狀、放射狀,這些形狀有時穩定有時作連續性變化。

      長期以來,極光的成因機理未能得到滿意的解釋。在相當長一段時間內,人們一直認為極光可能是由以下三種原因形成的。一種看法認為極光是地球外面燃起的大火,因為北極區臨近地球的邊緣,所以能看到這種大火。另一種看法認為,極光是紅日西沉以後,透射反照出來的輝光。還有一種看法認為,極地冰雪豐富,它們在白天吸收陽光,貯存起來,到夜晚釋放出來,便成了極光。總之,眾說紛紜,無一定論。直到20世紀60年代,將地面觀測結果與衛星和火箭探測到的資料結合起來研究,才逐步形成了極光的物理性描述。

      現在人們認識到,極光一方面與地球高空大氣和地磁場的大規模相互作用有關,另一方面又與太陽噴發出來的高速帶電粒子流有關,這種粒子流通常稱為太陽風。由此可見,形成極光必不可少的條件是大氣、磁場和太陽風,缺一不可。具備這三個條件的太陽系其他行星,如木星和水星,它們的周圍,也會產生極光,這已被實際觀察的事實所證明。

      地磁場分佈在地球周圍,被太陽風包裹著,形成一個棒槌狀的膠體,它的科學名稱叫做磁層。為了更形象化,我們打這樣一個比方。可以把磁層看成一個巨大無比的電視機映象管,它將進入高空大氣的太陽風粒子流匯聚成束,為了滿足女人,享受女人豔羨的目光,為了這一切,可以嘉薇三個z一個h和一二零。聚焦到地磁的極區,極區大氣就是映象管的熒光屏,極光則是電視螢幕上移動的影象。但是,這裡的電視螢幕卻不是 18英寸或 24英寸,而是直徑為4000公里的極區高空大氣。通常,地面上的觀眾,在某個地方只能見到畫面的l/50。在電視映象管中,電子束擊中電視螢幕,因為屏上塗有發光物質,會發射出光,顯示成影象。同樣,來自空間的電子束,打入極區高空大氣層時,會激發大氣中的分子和原子,導致發光,人們便見到了極光的影象顯示。在電視映象管中,是一對電極和一個電磁鐵作用於電子束,產生並形成一種活動的影象。在極光發生時,極光的顯示和運動則是由於粒子束受到磁層中電場和磁場變化的調製造成的。

      極光不僅是個光學現象,而且是個無線電現象,可以用雷達進行探測研究,它還會輻射出某些無線電波。有人還說,極光能發出各種各樣的聲音。極光不僅是科學研究的重要課題,它還直接影響到無線電通訊,長電纜通訊,以及長的管道和電力傳送線等許多實用工程專案。極光還可以影響到氣候,影響生物學過程。當然,極光也還有許許多多沒有解開的謎。

      極光被視為自然界中最漂亮的奇觀之一。如果我們乘著宇宙飛船,越過地球的南北極上空,從遙遠的太空向地球望去,會見到圍繞地球磁極存在一個閃閃發亮的光環,這個環就叫做極光卵。由於它們向太陽的一邊有點被壓扁,而背太陽的一邊卻稍稍被拉伸,因而呈現出卵一樣的形狀。極光卵處在連續不斷的變化之中,時明時暗,時而向赤道方向伸展,時而又向極點方向收縮。處在午夜部分的光環顯得最寬最明亮。

      長期觀測統計結果表明,極光最經常出現的地方是在南北磁緯度67度附近的兩個環帶狀區域內,分別稱作南極光區和北極光區。在極光區內差不多每天都會發生極光活動。在極光卵所包圍的內部區域,通常叫做極蓋區,在該區域內,極光出現的機會反而要比緯度較低的極光區來得少。在中低緯地區,尤其是近赤道區域,很少出現極光,但並不是說壓根兒觀測不到極光。1958年2月10日夜間的一次特大極光,在熱帶都能見到,而且顯示出鮮豔的紅色。這類極光往往與特大的太陽耀斑暴發和強烈的地磁暴有關。

      極光的觀測地點:

      大多數極光出現在地球上空90~130千米處。美國匹茲堡磁緯高,就比在北京看到極光的機會大多了。2004年11月7日晚,較強極光出現在匹茲堡。 肉眼能看出綠色,紅色。2003年11月20日傍晚,極光出現在匹茲堡南方地平線,一小時後消退。半夜時又出現在北方低空。2003年10月30日出在匹茲堡的極光,雖然是在光汙染嚴重的市內,但仍能看到紅色的光芒。但有些極光要高得多。1959年,一次北極光 所測得的高度是160千米,寬度超過4800千米。在地平線上的城市燈光和高層建築可能會妨礙我們看光,所以最佳的極光景象要在鄉間空曠地區才能觀察得到。在加拿大的丘吉爾城,一年在有300個夜晚能見到極光;而在羅裡達州,一年平均只能見到4次左右。我國最北端的漠河,也是觀看極光的好地方。18世紀中葉,瑞典一家地球物理觀象臺的科學家發現,當該臺觀測到極光的時候,地面上的羅盤的指標會出現不規則的方向變化,變化範圍有1度之多。

      與此同時,倫敦的地磁臺也記錄到類似的這種現象。由此他們認為,極光的出現與地磁場的變化有關。原來,極光是太陽風與地球磁場相互作用的結果。太陽風是太陽噴射出的帶電粒子,當它吹到地球上空,會受到地球磁場的作用。高層大氣是由多種氣體組成的,不同元素的氣體受轟擊後所發出的光的前面色不一樣。例如氧被激後發出綠光和紅光,氮被激後發出紫色的光,氬激後發出藍色的光,因而極光就顯得絢麗多彩,變幻無窮。

      科學家已經瞭解到,地球磁場並不是對稱的。在太陽風的吹動下,它已經變成某種"流線型"。就是說朝向太陽一面的磁力線被大大壓縮,相反方向卻拉出一條長長的,形似彗尾的地球磁尾。磁尾的長度至少有1,000個地球半徑長。由於與日地空間行星際磁場的偶合作用,變形的地球磁場的兩極外各形成一個狹窄的、磁場強度很弱的極尖區。因為等離子體具"凍結"磁力線特性,所以,太陽風粒子不能穿越地球磁場,而只能透過極尖區進入地球磁尾。當太陽活動發生劇烈變化時(如耀斑爆發),常引起地球磁層亞暴。於是這些帶電粒子被加速,並沿磁力線運動。從極區向地球注入,這些帶電粒子撞擊高層大氣中的氣體分子和原子,使後者被激發--退激而發光。不同的分子,原子發生不同顏色的光,這些單色光混合在一起,就形成多姿多彩的極光。事實上,人們看到的極光,主要是帶電粒子流中的電子造成的。而且,極光的顏色和強度也取決於沉降粒子的能量和數量。用一個形象比喻,可以說極光活動就像磁層活動的實況電視畫面。沉降粒子為電視機的電子束,地球大氣為電視螢幕。地球磁場為電子束導向磁場。科學家從這個天然大電視中得到磁層以及日地空間電磁活動的大量資訊。極光的形成與太陽活動息息相關。逢到太陽活動極大年,可以看到比平常年更為壯觀的極光景象。在許多以往看不到極光的緯度較低的地區,也能有幸看到極光。2000年4月6日晚,在歐洲和美洲大陸的北部,出現了極光景象。在地球北半球一般看不到極光的地區,甚至在美國南部的佛羅里達州和德國的中部及南部廣大地區也出現了極光。

      當夜,紅、藍、綠相間的光線佈滿夜空中,場面極為壯觀。雖然這是一件難得一遇的幸事,但在往日平淡的天空突然出現了絢麗的色彩,在許多地區還造成了恐慌。據德國波鴻天文觀象臺臺長卡明斯基說,當夜德國萊茵地區以北的警察局和天文觀象臺的電話不斷,有的人甚至懷疑又發生毒氣洩漏事件。這次極光現象被遠在160公里高空的觀測太陽的宇宙飛行器ACE發現,併發出了預告。在北京時間4月7日凌晨零時三十分,宇宙飛行器ACE發現一股攜帶著強大帶電粒子的太陽風從它旁邊掠過,而且該太陽風突然加速,速度從每秒375公里提高到每秒600公里,一小時後,這股太陽風到達地球大氣層外緣,為我們顯示了難得一見的造化神工。

  • 3 # 飛賊克斯和康德馬特

    在寒冷的地球兩極附近地區,仰望深邃蒼茫的夜空,常常可以看到七彩繽紛、變幻多姿的極光。飄忽不定、瞬間變幻、彩色斑斕的極光在人類看來是何等地壯觀美麗奇妙。《山海經》裡把極光描述成形如紅色長蛇的神仙,叫做“觸龍”——“人面蛇身,赤色,身長千里,鐘山之神也。”在西方神話故事裡,極光叫做伊歐斯,是泰坦的女兒,太陽神和月亮女神的妹妹,晨曦和朝霞的化身。愛斯基摩人則以為極光是神靈為最近死去的人照亮歸天之路而創造出來的。

    美麗的極光究竟是如何形成的? 現代科學認為,極光是太陽風與地磁場共同的傑作。極光是來自太陽活動區的帶電高能粒子流使高層大氣分子或原子激發或電離而產生的。在太陽風的強烈吹動下,地磁場已經不再是對稱的,而是變成了形似彗星的“漏斗狀流線型”。在這個極度變形的地磁場中,地球的兩極正好處於狹窄的、磁場強度很弱的極尖區。而磁尾頭部是等離子體區域,具有凍結磁力線的功能,使得太陽風帶來的高能粒子無法直接穿越地磁場,只能不斷地注入到磁尾。在反向磁場連線點也即磁尾咬合處,高能粒子將被加速沿著磁力線運動,急劇注入到兩極地區形成磁暴。這些粒子撞擊大氣層中的氣體原子激發了各個原子相應的光譜。不同原子退激發後發出的光波長不同,其顏色也即不同,如氧被激後發出綠光和紅光,氮被激後發出紫色的光,氬激後發出藍色的光,這就是極光炫彩的起源。極光的產生原理就如同一幕巨大的3D彩色電視機,大氣層為熒幕,太陽風和地磁場為映象管,而色彩則取決於大氣的成分。

    極光最經常出現的地方是在南北磁緯度67度附近的兩個環帶狀區域內,分別稱作南極光區和北極光區。如果發生太陽耀斑劇烈爆發和強烈的地磁暴,極光甚至能在熱帶地區觀測到。極光多姿多彩變化萬千,以至於世界上根本找不到兩個一模一樣的極光體。

    極光並只在地球上才能看到。在太陽系中,木星和土星的磁場都比地球要強許多,同樣具有強大的輻射帶,極光在這些星球上更為常見。同樣在金星和火星上也觀測到過極光,而木星受其衛星的影響,它的極光形成機制將更為複雜。

  • 4 # 上智下愚小文集

    倫敦帝國理工學院等離子物理專業博士、科普作家、極地探險家梅勒妮·溫德里奇博士在其科普之作《極光》一書中,以詩意的筆觸記錄了自己到世界各地觀察觀光的追光之旅,並以科學嚴謹的態度描述了關於極光的各種知識。

    對於極光,人類有一個漫長的認知過程。

    有人在《聖經舊約》中找到了最早關於極光的文字記載,《創世紀》中寫道:“日落天黑,不料有冒煙的爐,並點燃的燈,從那些肉塊中經過。”爐和燈代表上帝,上帝被描繪成天光,但這代表著上帝的天光,完全符合北極光的特徵。

    極光的珍異罕見與變化無常,或者可以解釋它為何會被奉為天神的原因。

    更令人驚異的是,極光還在中國古代傳說中被賦予了黃帝父親的身份。

    許多史書中的記載告訴我們,異常天象與偉人降生這件事總是有著密切聯絡。

    有記錄顯示,公元前2000年,黃帝軒轅氏的母親看到“大電繞樞鬥星,大霓繞北斗樞星(大熊座)”之後生了黃帝。

    除了分別與上帝、黃帝這兩位中西方創世者發生聯絡,聯想豐富的歐洲人還將歐若拉視做了極光女神。其實這位羅馬神話、北歐神話中掌管黎明、曙光的女神早期與極光並無關聯。

    直到1619年,義大利科學家伽利略用古羅馬神話裡的曙光女神奧羅拉Aurora之名創造出了“極光”一詞,於是歐若拉也同時成為極光女神至今。

    除了被視為神人化身外,同中國古人們一樣,西方古代也將天有異象視做某些大事發生的預兆或警告。

    有人相信極光預言了凱撒的死亡、美國內戰的爆發。

    不過,在經常可以看到極光的北方,人們對極光習以為常,解讀起來也更具詩意的浪漫與想象。

    芬蘭的古老傳說中講,有一隻北極狐一邊狂奔,一邊在雪地上用尾巴打火,極光也由此而產生。

    而芬蘭語中的極光一詞“revontulet”也便是源於這個故事,這個詞的意思便是狐之火。

    直到現代,隨著科學的發展,人們才搞清楚,自從地球上有了磁場和大氣,便出現了極光。極光是太陽帶電粒子流進入地球磁場,使得大氣中的分子、原子激發而形成。

    在許多關於極光主題的旅遊廣告中,都會用大字明碼召告,看到過極光的人都會得到幸福。但是梅勒妮·溫德里奇博士到世界各地追尋極光的蹤跡,只是為了欣賞極光之美,研究極光背後的種種。

    為了觀看極光,她先後來到瑞典、挪威、冰島、加拿大、蘇格蘭、斯瓦爾巴群島這幾大極光觀賞佳地。

    在這場逐光之旅中,作者除了記述自己的行程,一路上關於極光的所見、所得、所思、所想。還向讀者們詳細講述了極光的歷史傳說、科學由來、人類目前研究極光所取得的各種科技成果,以其極光對人類生活造成的影響,當前關於人類對極光的觀察利用情況。

    我們必須承認,女物理學家眼中的科學現象與男性科學家的觀察角度大不相同。

    作為一位始終相信科學與探險攜手並進的等離子物理專業博士,梅勒妮·溫德里奇博士對於極光的態度既充滿冷靜的理性又飽含感性的抒情。

    身為一位極光資深愛好者,作者對於極光這個聚焦天文學、地質學、磁力學、核物理共同造就的自然奇蹟,近乎痴迷的到世界各地追尋它的蹤跡,探尋它獨有的美麗。

    而同時,作為一位受過嚴格科學訓練的物理學家,又令她在觀察過程中始終以一種理性的筆觸來記錄所見所聞,以專業的學術語言描述關於極光的各種概念。

    很多對中國古代遊記感興趣的讀者都知道酈道元所寫的中國古代地理名著《水經注》,但可能都會忽略了這本書其實是一本對於《水經》一書的註解之書。古人很早以前,便用事實硬核證明過了,只要文筆好,專業圖書也可以文筆優秀到讓人將其當成散文來讀。

    而梅勒妮·溫德里奇博士所呈現給讀者的這本《極光》,便兼具了科學的理性與文藝的感性。有人形容這本《極光》是一位女物理學家關於極光的實地探索與詩性書寫之書,可是說描述的極為恰切。或者,這也是它身為一本科普書,卻能得到《自然》、《文學評論》、《泰晤士報文學增刊》鼎力推薦的原因所在。

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