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什么?极光竟然可以摇出来?

我第一次看到北极光是三年前的事。当我在一个夜晚开车回家的时候,它就那样出现了,美轮美奂。虽然天气很冷,我还是选择停下车走出来好好欣赏它。虽然北极光看上去魔法一神奇,不过我们确实能用科学知识来解释它——这里需要一点来自太阳、小鸟软性饮料的小小帮助。

北极光的始作俑者是太阳,来自太阳的能量支持了北极光的产生。和每天给我们提供温暖光明的阳光相比,太阳还会产生一种不一样的能量,那就是“太阳风”。

太阳风从太阳表面射出,携带着许多微小的颗粒,名为质子和电子。就像植物、巧克力、我和你一样,宇宙中的绝大多数物质都由微小的颗粒搭建而成,质子和电子就是这些微小颗粒的一部分。

质子和电子(当然还有中子)对于这个宇宙的意义,就像我们玩具盒里那些最小的乐高积木块一样,这些微小的个体搭建在一起的时候,就能形成更大的整体。当这些粒子从太阳上射出来的时候,它们都携带了巨大的能量。

太阳风

太阳风时强时弱,并不固定。只有当太阳风足够强烈的时候,我们才能看到北极光。

当太阳风到达地球的时候,有趣的事情就发生了:它会进入地球磁场。在地球磁场的逼迫下,太阳风只能改道而行:它开始围着地球运动起来。

正是因为地球磁场,指南针上的指针才会告诉我们南北指向。也正是因为地球磁场,鸟类在迁徙之时才知道飞行的方向。根本上来说,正是因为地球磁场我们才会有南北极的定义。

当地球磁场和太阳风相接触的时候,地球磁场会把那些质子和电子沿着磁场的方向导向地球的两极,远离中间的位置——也就是赤道方向。

北极光和南极光也由此而生。在英文里它们也分别被称作北方的曙光女神和南方的曙光女神。

摇起来吧!

当太阳风经过地球磁场并向着地球行进的时候,它会进入大气层。大气层就像是地球表面的所覆盖的一张大毛毯,包含了许多不同种类的微粒,这些微粒作用各异,有的组成了我们呼吸的空气,有的保护我们不被来自太阳的有害辐射所伤害。

当太阳风所裹挟的质子和电子跟大气层中的粒子发生碰撞的时候,它们会释放出能量。正是这种碰撞和能量的释放产生了北极光。

想象这样一个过程:你把一瓶汽水用力的摇了一会,然后这个汽水瓶里就会充满了能量,当你打开瓶子的时候,大量的气泡喷涌而出,能量就以这种方式被释放了出来。

同样的,当来自太阳的质子和电子与大气层中的微粒一起被“摇一摇”之后,这些粒子就会释放出他们的能量,只不过是以光的形式而不是气泡了。

大气层中的微粒在“摇一摇”之后会因为不同的粒子种类释放出不同颜色的光,比如氧原子产生红色和绿色的光,而氮原子则会产生蓝光。在所有不同的颜色里,我们人类的眼睛对于绿色最是敏感,所以当我们看着北极光的时候我们会发现最亮的颜色是绿色。

在冬天的夜晚,如果你远离城市不被那些街道的灯光所干扰的话,是最容易看到北极光的。当然,你在的地方越靠近地球的北极,你也越有可能看到北极光。

相关天文知识

极光——在英文中又被称为极地曙光,或是被分为北极光和南极光——是一种映于地球天际的自然光现象,主要会在高纬度地区——也就是南极和北极圈范围内——被观察到。

在地球磁场的作用下,主要以质子和电子形式存在的磁层离子和太阳风中的带电粒子会进入更上层的大气(热层或者是散逸层),从而使地球磁层和太阳风(所携带的粒子)产生足够强度的碰撞,伴随着的是粒子中能量的释放,从而导致了极光的产生。

这种碰撞所引起的离子化和大气中被激发的粒子会释放出不同颜色和组成的光。发生在南北极圈的极光带范围内的极光,也因为沉淀(至更高层大气)粒子的增加速度的不同而有不同的形式。通过从大气层获得电子,质子沉淀并释放出光且伴随有氢气生成。质子极光通常能在更低的纬度观测到。

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翻译:天文志愿文章组- Faith.Master

审核:天文志愿文章组-张歪

排版:零度星系

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://theconversation.com/curious-kids-what-causes-the-northern-lights-111573

本文由天文志愿文章组- Faith.Master翻译自Pembrokeshire的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

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