科 普 |极光是怎么形成的?
最近,在黑龙江、内蒙古、新疆等地,有时可以见到壮丽的极光——夜幕降临,天空逐渐被淡淡的极光点亮,随着时间推移,光斑和柱状结构愈发明显,形成一道道光柱,从天际延伸至地平线,绚丽多彩。
极光的产生与地磁暴现象有关。太阳风与地球磁场相互作用,有时会引发地磁暴。地磁暴是一种强烈的地球磁场扰动现象。在地磁暴发生过程中,来自太阳的带电粒子与地球大气中的分子或原子发生碰撞,大气分子或原子被激发至高能态。高能态是分子或原子获得额外能量后的状态,它们在这个状态下不太稳定,需要释放能量回落到更稳定的低能态,在这一过程中会产生可见光。由于以上过程主要发生在地球两极地区,所以产生的可见光被称为极光。
来自太阳的带电粒子的能量、地球大气密度、大气中分子或原子(主要是氮和氧)的分布特性决定了极光的颜色。例如,地球大气中氮和氧的分布和密度会随着距离地面高度变化而改变,导致不同高度处被激发的主要大气成分存在差异,进而产生不同颜色的极光。通常情况下,距离地面200公里以上的极光以红色为主,100到200公里间的极光以绿色为主,100公里以下则是蓝色、紫色或多种颜色混合的极光,最终呈现五彩斑斓的壮美画面。