极光

极光形态编辑本段

极光，是由80～500公里高空的电爆引起的发光现象。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。

观测区域编辑本段

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。

基本分类编辑本段

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。

产生原因编辑本段

极光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”。

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集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气（大于80km）时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，能量释放产生的光芒形成围绕着磁极的大圆圈，即极光。

现代观点

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，也可以集结在长途电话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。

电磁离子回旋波是一种典型的微观尺度波动，其常通过回旋共振和带电粒子相互作用，这种作用的结果之一就是导致空间中的带电粒子沉降到地球大气中，这些沉降粒子还可以通过后续的过程产生极光等现象。

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”。极光最经常出现的地方在南北纬67度附近的“极光卵”内，分别称作北极光区和南极光区。而在南北极的核心地区，反而不容易观看到极光。太阳风暴期间，在许多以往看不到极光的地区，也能有幸看到美丽的极光。

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。

出现多种颜色，是由于太阳活动较为剧烈，同时，也和太阳释放出的高能粒子与大气中的氧原子、氮原子等不同原子碰撞有直接关系。

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