追极光

极光,是一种等离子体现象,主要发生在具有磁场的行星上的高纬度区域,而在地球上的极光带即是经度上距离地磁极10°至20°,纬度宽约3°至6°的区域。当磁暴发生时,在较低的纬度也会出现极光。

现代物理学对其产生原理有详细描述,地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层,并与高层大气(热层)中的原子碰撞造成的发光现象。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。

极光形态

极光,是由80~500公里高空的电爆引起发的光现象。 地球的“磁南极”和“磁北极”构成的强大磁场是呈弧形磁力线作螺旋运动移向两极,从而使极地上空大气层若干气体发出光芒。
根据关于极光分布情况的研究,极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环状,而是卵形。极光的光谱线范围约为3100~6700埃,其中最重要的谱线是5577埃的氧原子绿线,称为极光绿线。
大多数极光出现于地球上空90-130千米处。1959年,一次北极光所测得的高度是160千米,宽度超过4800千米。但有些极光要高得多,高度可达560-1000千米以上。

观测区域

由于地磁场的作用,这些高能粒子转向极区,所以极光常见于高磁纬地区。在大约离磁极25°~30°的范围内常出现极光,这个区域称为极光区。地磁纬度在60°-90°的范围称为极光区,地磁纬度45°-60°之间的区域称为弱极光区,地磁纬度低于45°的区域称为微极光区。

基本分类

极光依性质可分为扩散极光和分立极光两种类型。即使在黑暗的天空中,肉眼可能还是看不见扩散极光散发出弥漫在天空中的微光和形状,但它定义出了极光带的范围。
分立极光是在几乎看不见的扩散极光中能够明确看出形状的部分,肉眼很容易就能看见它们,最亮时的亮度足以在夜晚阅读书报。但分立极光还是只能在夜空中被看见,因为它的亮度还不足以在阳光下呈现。极光在极光带中出现时通常是弥漫性的光斑或弧形,且通常是在裸眼可见的程度之下。分立极光通常会显示出磁场线或像帘幕状的结构,最常见的是绿色的萤光,并且可以在数秒钟内发生变化,或是几个小时光度都不变。
按照极光的形态分类,可分为匀光弧极光、射线式光柱极光、射线式光弧光带极光、帘幕状极光、极光冕等。
按照极光观测的电磁波波段,可分为光学极光、无线电极光等。
按激光激发粒子类型,可分为电子极光、质子极光等。
按照极光发生区域,可分为极盖极光、极光带极光 、中纬极光红弧等。
现代潮流引导与推荐比照气象学来区分极光的现象,但尚未被完全认同 。

产生原理
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。

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