极光天气是什么( 二 )


在漠河有人类定居人以来,人们看到极光的机会很多,但苦无资料记载,观看次数无法统计 。本文编者在久居漠河的年长者中采访,多数人介绍他们所见的历次出现的极光形状和颜色,以及变化过程均与上文所记略同 。由此北极光出现时间、形状变化和缤纷色彩,人们看到后,在异常兴奋之际又无法了解到极光产生的原因,于是在漠河民间多年来流传着种种关于北极光的神奇传说 。
极光的颜色是由哪些因素决定的
极光在不同的环境、不同的气候、不同的时间会呈现多种色彩的变幻,科学家发现,极光呈现的颜色是由以下四个因素决定的:(1)入射粒子的能量;(2) 大气中的原子和分子在不同高度的分布状况;(3)大气中原子和分子本身的特性;(4)大气的密度不均匀,基本上越接近地表密度越高 。
入射粒子的能量高低决定了粒子能够冲入大气的深度,因此决定了极光产生的高度;而大气成分随高度的变化决定了入射粒子可能会撞击到哪种原子或分子,因此决定了可能发出的极光波长 。此外,大气粒子本身的特性也很重要,这些特性直接决定所发出光的颜色 。
另外,大气密度也会影响极光的颜色 。由于高层大气密度较低,发光的过程不会受到原子和分子彼此碰撞的干扰 。不过,距离地表越近,大气密度越高,分子之间的撞击较为频繁,这会使得某些波长的光不容易产生 。
决定极光颜色的主要因素之一,就是不同种类分子在大气中的垂直分布状况 。接近地表处,大气的组成十分均匀,78%是氮分子,21%氧分子,这样的组成直到高度约100公里为止都是如此 。在更高之处,来自太阳的高能紫外线会将大气分子分解成原子,不同种类的原子受到重力影响而产生不同的分布,较轻的原子会分布在上层 。
在大气层的最顶端,也就是约在距离地表500公里处,氢与氦原子占了大部分;距离地表200~500公里之间,氧原子的数目最多;在100~200公里之间,则是氮分子的数目最多,其余主要是氧原子和氧分子;60~100公里主要由氧分子和氮分子构成 。
知道了以上大气的分布,你就能猜到,高度介于60~100公里的极光,主要的光应该来自氧和氮分子;100~200公里的极光主要由氮分子和氧原子所贡献;在200公里以上,极光主要来自氧原子,少部分来自氮分子;在大气的最高层,氢与氦原子也会产生极光,不过这些光十分微弱,肉眼不容易见到 。
大气的密度也是决定极光颜色的重要因子之一 。在地表附近,每立方厘米的空气约有高达10的19次方个分子 。大气密度随着高度而降低,在距离地表50公里处,密度下降1000倍 。到了100公里处,密度更是比海平面降低200万倍 。不过,到了200公里的高空,每立方公分仍然有100亿颗 (10的10次方)气体粒子 。相比之下,太阳风粒子的密度仅为大约每立方厘米5颗 。
尽管150公里以上的高空仍然有许多气体粒子,粒子之间的撞击已经不像低空那样频繁 。碰撞会影响极光颜色,这是由于撞击会把处于激发状态的原子或分子的能量夺走,而这能量原本是会放射出特定颜色的光 。由于氧原子第一激发态的生命期长达110秒,在这段时间内如果受到其他原子撞击,就会失去能量而无法放出波长6300埃的红光 。在200公里以上的高空,碰撞频率很低,所以影响不大,但是在比较低的高度,红色光就明显受到抑制 。
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什么是极光极光是什么时候出现?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 。要产生极光必须要有大气,磁场,高能带电粒子,三者缺一不可,那么下面由星座知识为大家揭晓下什么是极光?极光是什么时候出现?一起来看看吧!
什么是极光极光是一种绚丽多彩的发光现象,其发生是由于太阳带电粒子流(太阳风)进入地球磁场,在地球南北两极附近地区的高空,夜间出现的灿烂美丽的光辉 。极光是人们能看到的最美丽、最不可思议的自然现象,也是太阳风暴期间在地面唯一可以用肉眼看到的日地空间现象 。极光越壮观,往往标志着太阳爆发越剧烈 。
极光产生原因从太阳上喷发出来的大量带电粒子,以每秒几百公里的速度吹向行星际空间,形成太阳风 。到达地球附近的粒子不断撞击地球磁场,并环绕地球流动 。在太阳风的吹动下,地球磁场不再是对称的,已经变成某种“流线型” 。
由于与行星际磁场的相互作用,变形的地球磁场的两极外各形成一个磁力线集中的“漏斗区” 。当磁层出现扰动时,磁尾的带电粒子被加速,沿磁力线运动,如流水般顺着漏斗边缘倒入“漏斗区”,并撞击高层大气中的气体分子和原子,使后者被激发——退激而发光,于是便产生了这种美丽的光芒 。