为什么极地有极光?

发布网友发布时间：2022-04-26 23:01

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热心网友时间：2022-06-19 15:43

极光是地球极区周围高空大气中经常出现的瑰丽发光现象．它奇景叠出，光彩夺目，多彩的流光或折叠的光线组成一种自然的景观．黎明前，万籁俱寂的天空就会出现一道宛如晨曦的微弱光雾，它迅速明亮起来，在极地地平线上形成白色的光带．稍后，就有拖曳着红色光芒的黄绿色弧光形成．它五颜六色，绚丽而壮观，在天穹构成一幅巨大的帷幕，这仿佛是大自然在向人类炫耀它那无与伦比的风采．极光．这种壮丽的自然景观．自古以来就引起人们的注意，古人不解极光之谜，曾把它誉为吉星高照或暗示大祸临头，中国古代《汉书》中有“天上出美光，天下有美女”的记载．中世纪时期的欧洲，人们总把极光和战斗流血联在一起，十字军将极光理解为“上帝”的呼唤．在明清以后，我国各地编写的地方志中，也收集了大量的极光资料．如《湖北竹溪县志》中记有：“同治元年八月十九日夜，东北有星大如月，色似炉铁，初出声则凄凄然，光芒闪烁，人不能仰视，顷之向北一泻数丈，欲堕复止，止辄动摇，直至半空，忽如银瓶乍破，倾出万斛明珠；缤纷满天，五色俱备，离地丈余始没，没时犹觉余霞散彩，屋瓦皆明”，把整个极光过程描写得非常生动具体．过去人们一直以为极光是极区冰雪反射的太阳光或大气中的冰晶颗粒形成象虹那样的折射光，1868年，挪威科学家用棱镜分析极光与太阳光的光谱，发现二者明显不同，从而否定了这种看法，那么极光究竟是怎样形成的？早在1600年，英国医生吉尔伯特（W．Gilbert 1540──1603）就指出我们居住的地球是一个巨大的磁体，南北磁极在地理两极附近，但并不完全一致，地球处在地磁场中，或说是它被地磁场磁感线所包围，我们知道太阳是一个温度极高的热气团，这个热气团由原子和离子构成，它并不象我们肉眼所见的那样平静，它处于猛烈的活动之中，当出现太阳黑子、耀斑时活动更加剧烈，太阳活动的结果向宇宙空间喷射出无数的带电粒子，如质子、电子等，它们以每秒880km的速度进入星际空间，这就是太阳风．当太阳风行程1.5亿公里，约三天时间到达地球附近时，带电粒子流便与地球高层稀薄的等离子体相撞，并围绕着地球的磁场运动，把地球和它的磁场包在一个称为“碰球”的慧星状的空腔中，磁球一方面保护地球上一切生物免受太阳风直接影响，另一方面太阳风为巨大的放电过程提供能量，致使磁球就象一个能产生上千万兆瓦功率的天然发电机，使在地球高空运动的电子从中获得很大的能量，它们一旦被地磁场捕获，就沿着看不见的磁感线冲入地球大气层，迅速沿着磁感线作螺旋线运动并移向两极，这些进入并悬在两极上空磁螺旋区的粒子，与地球上层大气相遇，并撞击其中的分子、原子，便产生恒定美丽的气体辉光放电现象，这就是极光．如果是出现在北极上空的，就称之为“北极光”，这一概念是法国哲学家伽桑狄（P．Gassendi 1592──1655）于1621年首先采用的，意指“北方的黎明”，与此相辉映的是南极*上空的南极光，意指“南方的黎明”，本世纪七十年代，地球物理学家发现北极光和南极光的景象是对称的．极光粒子流沿着地球磁感线的轨迹流动，形成一块薄薄的闪光帘幕，悬挂在距地球90──150km的高空，美丽的极光颜色则决定于高空中的大气成分，氧气分子被激发后将辐射出黄绿色的光彩，氮气分子激发后将辐射出深红色的光芒，极光的强度、形状和活跃程度，每夜都有变化，就是在一夜之中，极光亦不断有强弱、位移和形状的改变，由于大气成份随着高度和地区而变化，故不同时间不同高度出现的极光颜色也不尽相同．它们一般地呈现出红、蓝、紫、灰、黄、白等各式各样的颜色，并形态各异，有的象帐幕，有的象圆弧，有的呈带状，有的呈线状，有的橙色，有的紫色，有的色淡，有的色深，不愧有空中“海市蜃楼”之美誉．在我们居住的北半球，有一条极光出现的最大等频线，这条等频线大体经过阿拉斯加、加拿大、冰岛、挪威、新地岛、新西伯利亚群岛，每年平均可有243夜能见到北极光，约占全年的三分之二．冬季，那里黑夜很长，是很容易看到北极光的季节，而在夏季，相对来说，看到北极光的机会比较少，在近北极地区的夏季，由于有白夜现象，天空背景太亮，不易察觉天空高处有彩色光带或光环，但若在地球感应电流记录仪上观测电流大小变化，则峰值较大时，就指示着高空有激烈的极光活动．如在此时，有幸遇到短暂的天色较暗的夜晚，而且是少云或无云的晴空，就可能见到极为壮丽的极光奇景．在我国黑龙江北部，一年平均来说有一天机会见到极光，在内蒙东部、吉林北部、黑龙江南部、新疆北部平均十年才有一次机会见到极光，每年见到极光最大的机会在三月、九月及其邻近的月份，但太阳活动强烈的年份，出现极光的机会将会猛增，同时地磁活动也将会改变极光的形态和它的地理分布．极光与太阳发射的高能电子密切相关，这些高能电子与哨音（由闪电产生沿磁层传播的频率很低的无线电波）发生很强的相互作用，有些电子被这种波散射出辐射带并落入高层大气，在某些条件下，高能电子云本身能产生频率很低的波．这种高能电子在电离层下层还会产生可观的电离．因此，强极光活动会严重破坏通过极区的短波无线电通信．另外，这种电离增强能反射高频无线电波，因此当出现强大极光时，反而能进行距离极其遥远的无线电通讯或传送电视．1930年，业余无线电爱好者发现，当把天线对准北极光时，却能收到南方传播来的无线电波，所以把电视天线对着极光时，也可能接收到远方城市传播来的电视讯号．极光不仅绮丽多姿，同时也会给人类造成危害，1972年的一次极光所产生的强大感应电流，曾将加拿大的一台23万伏变压器炸毁，也使美国缅因州至得克萨斯州的一条高压输电线跳闸．历史上曾记载的最惊人的一次极光出现在1859年；感应电流强大到美国的电报员不用电池，可将电报从波士顿发送到波兰．极光会使人造卫星、航天飞机、宇宙飞船与地面的无线电通讯产生讯号闪烁．极光的各种光谱还会影响到人造卫星上的一些光学仪器对地面的观测工作，有时甚至会中断电话、电报的传递、无线电广播和雷达的导航，由此可见．极光与通讯广播、空间探测、宇宙航行密切相关．虽然极光一般只出现在极地上空，在中、低纬度地区极为罕见．但极光对人类活动有着不可忽视的影响．同时极光还蕴藏着极大无比的能量，它每出现十五分钟所拥有的电能就相当于全世界一年的能量总耗，但人类至今还无法收集它．近年来人类正致力于通过观测火箭或人造卫垦来直接或间接地测定磁层与极光的关系，研究极光现象的产生和变化规律，这对空间科学、能源科学都具有极其重要的战略意义．极光这个美丽的自然景观，至今为止尚是人类有待揭开的谜之一．

热心网友时间：2022-06-19 15:43

是因为太阳辐射粒子射向地球时收地球极点的吸引,使极地上空空气密度变大,使阳光产生折射,从而形成极光