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极光为什么只在地球两极出现

2019-12-09 16:10浏览数:105 

极光是一种美丽的自然现象,然而极光大部分时候都在地球两极出现,这是怎么回事呢?小编就和大家分享极光只在地球两极出现的原因吧!


极光只在地球两极出现的原因

极光大多在南北两极附近出现,而很少发生在赤道地区,这是为什么呢?原因是地球像一块巨大的磁石,而它的磁极在南北两极附近。我们所熟悉的指南针因受地磁场的影响,总是指着南北方向,从太阳射来的带电微粒流,也要受到地磁场的影响,以螺旋运动方式趋近于地磁的南北两极。所以极光大多在南北两极附近的上空出现。在南极发生的叫南极光,在北极发生的叫北极光。我国在北半球,所以在我国只能看到北极光。

其实,用通俗的说法就是,地球的两极磁场最强,因此,从太阳射来的粒子都被吸引到了两极附近,所以极光只能出现在地球的南北极附近。


极光产生的原因

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。当它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。

在地球上,极光是磁极地区上空的彩色发光现象。一般呈带状、弧状、幕状或放射状。这些形状有时稳定,有时作连续性变化。它们有着五颜六色的光辉,像飘舞的彩带,又像万里长虹。在大约离磁极25°~30°的范围内会常出现极光,这个区域称为极光区或者称为极光椭圆带。这种解释一开始让人感觉蛮有点道理,但是仔细分析会发现,这是个根本不能成立的解释。

太阳风里的带电粒子每立方厘米只有几个,就是让它们全发光,也难以观察。而如果让它们去撞击气体粒子,它们被撞到的概率更是微乎其微。再说说带电粒子的沉降,人们根本不可能让带电粒子像灰尘一样地沉降。当年斯托默就想计算极光的带电粒子,不想它早跑到辐射带里去了。

就算之前假设全都成立,按照带电粒子撞击气体粒子形成极光理论,极光在极尖区应该是一个柱状体,而不应该是一个扁平环。而且扁平环处是极强磁场区,扁平环极光椭圆带也并不在极尖区之内,太阳风是到达不了那里的。还有就是南北极光是共轭飞舞的,这也是带电粒子撞击气体粒子形成极光理论所不可能解释的现象。太阳风的速度平均也就是400千米每秒,而电磁场的变化速度是接近30万千米每秒。如果同时看到南北两极的极光共同镜像飞舞,无论极光是地球的、土星的、或者是木星的,那都是一种视觉享受。讯息万变的极光形态以及色彩变化,这都是太阳风的速度所做不到的事情。

观念的改变有时会使人豁然开朗,如果用磁力线携带能量在电离层处形成极光的解释来看待地球磁层结构的变化。我们会发现有好多疑难问题都可以得到解决。例如空间科学的磁重联、磁亚暴等许多争论多年疑问就都能够理顺了。