为什么会有北极光?怎么形成的

为什么会有北极光?怎么形成的
为什么会有北极光?怎么形成的

为什么会有北极光?怎么形成的
极光（Aurora或Polar light）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,由来自地球磁层或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.
原理
极光最易出现的时期是春分和秋分两个节气来临之前,且春秋两季出现频率更甚夏冬.但2007年美国国家航空航天局“THEMIS”任务的资料显示,在春分和秋分两节气时地球位置与“磁索”交错最甚,而非因四季交替影响才有此结果.[1]另外,在太阳黑子多的时候,极光出现的频率也大.
[编辑] 过去的理论
在过去,有些理论被用来解释这种现象,但现在都已经过时了.
本杰明佛兰克林（Benjamin Franklin）的理论：神奇的北极光是浓稠的带电粒子和极区强烈的雪和其他的湿气作用造成的.
极光的电子来自太阳发射的光束.这是克利斯蒂安柏克兰在1900年提出的说法,她在实验室用真空室和磁化的地球模型,显示电子是如何被引导至极区.这个模型的问题包括本身缺乏在极区的极光、负电荷本身自行散射这些光束、而且在近期内仍然缺乏任何太空中的观测证据.
破水桶理论：极光是溢流出的辐射带,这是詹姆斯范艾伦和工作伙伴大约在1962年首先提出的.他们指出在辐射带内获得的巨大能量很快就会在极光的漫射中耗尽.不久之后,很明显的陷在辐射带内的都是高能的带正电离子,而在极光内几乎都是能量较低的电子.
极光是太阳风中的粒子被地球的场线引导至大气层顶端造成的.这适用于极光的尖点,但在间点之外,太阳风没有直接的作用.另一方面,太阳风的能量主要都留驻在带正电的离子,电子只有0.5eV,而在尖点上会上升至50-100eV,这仍然远低于极光的能量.
[编辑] 现在的理论
根据美国国家航空航天局“瑟宓斯卫星任务”（2007/12）（Themis mission）传回的新数据,科学家发现太阳释放的带电粒子像一道气流飞向地球,碰到北极上空磁场时又形成若干扭曲的磁场,带电粒子的能量在瞬间释放,以灿烂眩目的北极光形式呈现,而地球的极光主要只有红、绿二色是因为在热成层的氮气和氧原子被电子破撞,分别发出红色和绿色光.
这项研究系由美国加州大学洛杉矶分校的安吉罗波洛斯主持,其研究结果已于2007年12月9日在“美国地球物理联合会”的学术会议中发表.
瑟密斯卫星任务的5个人造卫星群2007年2月成功发射升空,3月在阿拉斯加和加拿大上空侦测到北极光出现两小时,同一时间卫星也侦测到带电粒子流接触到北极磁场.而让安吉罗波洛斯惊讶的是,带电粒子和磁场接触形成的地磁风暴以每分钟650公里的速度掠过空中,威力相当于芮氏规模5.5的地震.
科学家早就怀疑,北极光的能源来自带电粒子与北极磁场接触产生的扭曲磁场,但这个理论一直到今年5月才获得证实,当时瑟密斯任务的卫星群从地球上空6万多公里首度测到扭曲磁场的结构.
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.[2]
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.
在北半球观察到的极光称北极光,南半球观察到的极光称南极光.部份中国学者认为《山海经·大荒北经》中的烛龙是指极光,古人形容为“人面蛇身,赤色,身长千里,钟山之神也.”.也有科学家发现火星、木星上的极光[3].
[编辑] 形态
极光按形态可分为：
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
按观测的电磁波波段分为：
光学极光
无线电极光
按激发粒子类型可分为：
电子极光
质子极光
按发生区域可分为：
极光带极光
极盖极光
中纬极光红弧
在其他的行星

木星的极光.在左边远方的亮点是埃欧场线的终点；在图片底部的斑点是甘尼米德和欧罗巴.
在部分土星北半球高处出现的极光.影像是由卡西尼太空船拍摄的,一段影片显示出在81小时的土星观测影像中,也看到了土星的极光.木星和土星这两颗行星都有比地球更强的磁场（木星在赤道的磁场强度是4.3高斯,相较之下地球只有0.3高斯）,而且两者也都有强大的辐射带.哈柏太空望远镜也很清楚的看见这两颗行星的极光[3].
在巨大气体行星上的极光看起来与地球的相似,也是由太阳风提供能量,另外,木星的卫星,特别是埃欧,更是木星极光的能量来源.这些电流是沿着场线（场准直电流）涌生出的,肇因于卫星绕着行星公转的相对运动,引起的发电机机制.有着火山活动和电离层的埃欧,是带电粒子的强力来源,从1955年开始就在研究由它的电流所发射出来的电波辐射.使用哈柏太空望远镜也在埃欧、欧罗巴和甘尼米德上观测到极光,当木星磁气圈的等离子撞击到它们稀薄的大气层时,就会产生极光.
在金星和火星上也曾观测到极光.因为金星没有内在（行星本身）的磁场,金星的极光呈现不同的形状和强度,看起来是明亮但弥漫的补丁,有时会分布在整个行星的盘面.金星的极光源自太阳风的粒子撞击和陷入在夜晚侧的大气层.在2004年8月14日,火星快车号上的仪器SPICAM检测到火星的极光.这道极光位于erra Cimmeria,东经177°,南纬52°,辐射区域大约宽30公哩,高度在8公里左右.经由分析包括火星全球探勘者号过去的地壳磁场异常资料,科学家发现辐射的地区是相对来说是区域性的局部磁场最强的地区.这种相关性显示,电子是通过火星地壳的磁力线与被激发的大气层移动[3][4].
http://commons.wikimedia.org/wiki/Polar_aurora?uselang=zh-cn

北极光是出现于星球北极的高磁纬地区上空的一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光，由来自地球磁层或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。北极附近的阿拉斯加、北加拿大是观赏北极光的最佳地点。