极光从何而来?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


太阳正在升温,我们可以在地球上看到结果。在整个北半球,近来已经可以看到奇妙的光芒,并且随着太阳朝其磁活动高峰期迈进,这些事件的频率只会增加。

鉴于这种情况(并非双关语),我认为一篇关于极光发生过程的文章是合适的。

目前太阳究竟发生了什么?


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太阳经历周期,每个周期持续约 11 年。在此周期中,其磁场先增强然后再次减弱。太阳的磁场是其“活动”的来源——该术语描述了太阳现象,例如太阳黑子、光斑和日珥。活动也可以以日冕物质抛射 (CME) 的形式出现。这些是巨大的物质气泡,直径是太阳直径的几倍,它们会爆炸到太空中,释放出数十亿吨带电粒子或等离子体。

几年前,太阳的活动处于异常低且持续时间长的最小值,但从那时起,它一直在增加,我们正朝着2013 年初的峰值前进。这意味着更多的活动即将到来:在太阳活动极小期附近,我们每周会遇到大约一次 CME,而在极大期附近,这个数字会增加到每天两到三次

这与北极光有什么关系?

北极光(又名北极 Aurora)是在磁北极附近看到的绿色,有时是红色光的惊人展示,它们是由 CME 引起的。它们的南方对应物发生在南极附近,被称为南极光。

在 CME 从太阳爆发后,它可以与太阳风相互作用并引起巨大的行星际冲击波,冲击波会继续到达地球。当来自太阳风的粒子到达地球时,它们会沿着我们地球的磁场线向下传递,最终加速朝向磁北极和磁南极。然后,这些粒子与我们大气层中的原子和分子相互作用并激发它们,导致它们释放光子。正是这些光子构成了我们在极光期间在天空中看到的光。

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这篇 BBC 新闻文章很好地说明了太阳风与地球磁场的相互作用。

这篇文章是2010 年 8 月出现在我的旧博客上的一篇文章的略微修改版本。

Kelly Oakes has a master's degree in science communication and a degree in physics, both from Imperial College London. She started this blog so she could share some amazing stories about space, astrophysics, particle physics and more with other people, and partly so she could explore those stories herself.

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