4066金沙网址 首页 为何极光总被限制在高纬度地区,澳洲本周出现南极光

为何极光总被限制在高纬度地区,澳洲本周出现南极光



澳洲本周夜空出现罕见南极光,而维省南部今晚将是最理想的观赏地点。气象局表示,由于太阳活动增加,出现南极光的机会亦提高,昨今两晚在塔省部份地区及维省南部最活跃。太空气象专家Zahra
Bouya博士称:「要看极光,需要非常漆黑及没有云的天空,所以未来数日在月落之后,凌晨3至5时之间是最佳时间。」此外,气象学家Philip
Landvogt称,塔省东岸沿岸、侯巴特以北是最佳观赏地点,但预测有云。「在维省南部周三有云,所以周四晚的天气最适合,天空多数晴朗,仅局部地方有雾。」Bouya又解释,极光是由太阳的表面喷发引致,但这现象在现时这太阳週期很罕见。「我们正监测两次日冕物质抛射情况。它们是太阳释出的巨大电浆团,正以高速划过太空,但目前速度相对缓慢,我们的模型预测它们在5月15日及16日经过我们上空。这些物质坠落地球时,大多数会被地球的磁场转移;但当略过地球时,其磁场会跟地球的连接,大量能力会转移到我们的磁场,形成可持续两至三日的地磁风暴,连续数晚产生极光。」

参考消息网2月16日报道美媒称,耀眼的绿光和红光经常会在地球南北极上空的夜空中闪烁。几十年来,科学家们一直认为,当这两个地区的极光同时闪烁时,其模式会相互映射。但2009年,他们发现情况并非如此。这令他们大吃一惊,不明白这是怎么回事。现在,来自挪威、德国和美国的一个研究小组找到了原因:一个狂暴的太阳。

对于亲身经历过北极光的人而言,一定会为身前这让人眼花缭乱的景象所着迷,也吸引着万千为它而着迷的你我。我们的阳光都来自于太阳系,地球上的生命都需要这个黄色恒星来维持。太阳的中心温度一般是在大约1500万摄氏度,但当其温度发生变化时,太阳会产生沸腾气泡的现象。太平洋风的等离子体粒子被射入太空之中,然后经历了大约40个小时左右的时间到达地球。正是这样的过程,引起了戏剧性的北极光呈现在这个世界上。

据《科学美国人》网站2月13日报道,地球产生的磁场就像是一根磁力棒从南极穿过地核抵达北极。磁力线从两极向外弯曲,远远超出大气层,最外部的磁力线形成了环绕地球的磁泡边界。这个磁层阻挡了从太空飞向地球的带电粒子。当太阳释放出的带电粒子突破磁层时,就会产生极光。这些粒子沿地球的磁力线加速进入冰冷的极地地区。当这些粒子进入大气层时,与原子和分子碰撞,释放出将天空照亮的彩色光子。

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当磁力线对称地绕行地球时,极光应出现在南北半球相同的地方。而且,如果人们能同时看到南北两极的极光,那么它们看起来也应该几乎是一样的。但是,据密歇根大学的磁层研究员阿龙·里德利说,这种情况实际上“相当罕见”。里德利没有参与这项新研究。

极光这样的自然界现象,自然不会仅仅发生在我们生活所在的地球上,同样也会发生在太阳系的其他世界、甚至系外行星。像木星、土星和天王星这样拥有强大磁场的气体巨星,它们每一个都是有极光的,只是因为形成条件不同,所以这些极光和地球上的会有一些不同。宇宙科学探索知识一直在不断更新,对于北极光的研究,科学家们自然也不曾落下。

这是因为太阳也有强大的磁场。它改变了地球的磁力线,挤压地球朝向太阳一侧的磁力线,拉长地球背向太阳一侧的磁力线,从而形成一条磁尾。其结果是,地球磁场轮廓看起来有点像一只家蝇——其圆形头部朝向太阳,其拉长的身体和尾巴则指向远端。

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极罕见的情况下,太阳的磁极会与地球的磁极完美吻合。但大多数时候,太阳和地球的磁极都会发生倾斜,从而使地球的磁场轮廓变得像一只带有弯曲尾巴的家蝇。起伏不定的太阳风使得这只家蝇的尾巴发生“摇摆”,破坏并重新形成新磁力线,描述这种情况的术语是磁力线“重联”事件。科学家认为,正是这些重联事件使得南北两极的极光有所不同。但挪威卑尔根大学的太空科学家尼古拉·斯特高和他的同事对这个想法进行了检测,发现它是错误的。他们发现了导致极光差异的另一个原因:太阳磁场以不均匀的方式挤压地球磁场。他们还展示了尾部带电粒子的亚暴可以消除不均匀挤压的影响,从而消除南北两极极光不匹配的现象。

高海拔极光为卫星创造“速度颠簸”

该研究小组对2001年至2005年间航天器拍摄到的南北半球同时出现的10对极光的图像进行了研究。极光开始于地球上的非对称位置。例如,2002年11月15日,南极光在北极光以西闪现。但是,随着极光的不断演变,它们的位置发生了迁移,变得更为对称。这种迁移与亚暴同时发生。

4066金沙网址,科学家们进行了一项关于北极光的新研究,该报告称:高空版的北极光可以为一些轨道卫星创造逆风。极光会让更多的空气被输送到地球的大气中,因而增加了航天器的阻力(在相对较低的高度环绕地球时)。物理学家Marc
Lessard是该研究的主要作者,他表示:卫星会减速并降低海拔高度,它们正在撞击“上升流”或“速度颠簸”。同时,还发现这些碰撞更加的复杂和具有结构化,并且已经能够解开这种情况发生的一些谜团。

把这些观测结果与地球磁极的活动相匹配,斯特高和他的同事发现,重联事件与极光不对称性的减少相吻合。斯特高说:“重联的影响与人们最初的想法完全相反。”他接着说,重要的是,太阳的磁场是如何挤压地球的。斯特高研究小组的模型和观测显示,南北半球受到的不均衡挤压扭曲了地球的磁力线,使极光发生的地点出现改变。他们观察到,当磁力线断裂时,就能释放出挤压带来的磁压,并消除偏斜。

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里德利和帝国理工学院行星科学家英戈·米勒-沃达格都认为,这些观察结果“出人意料”,因为它们与之前的模型存在背离。里德利还说,研究小组通过观察图像就能理解极光背后的物理学原理,这“非常酷”。

极向移动的极光形式比明信片上暗

在极光和亚暴中出现的强烈太阳辐射会对太空中的宇航员造成伤害,并改变轨道卫星的路径。它们还会干扰GPS定位、电网及其他技术系统。米勒-沃达格说,科学家无法准确预测太空天气将在何时何地发生。但他们至少解开了夜空中一个闪亮的谜团。

中性上升流2号火箭试验是Marc
Lessard所引用的任务,由挪威于2015年12月发射,是一个短暂亚轨道飞行任务。极向移动的极光形式正是被RENU2火箭观测到的,真实的它比海报和明信片上的“正常”北极光更暗,看上去似乎也更加精力充沛一些。

PMAF拥有一些很明显的特性,比如说高出地面达400公里,所以才可以将能量转移到地球大气上游。这些看似不起眼的“上升事件”,却可能会使低地球轨道上经过的卫星生命变得复杂化。这些卫星穿过了气袋、又或是与熔岩灯相似的气泡,而不是平滑坡。

之所以会产生地球极光,可以用一句简单的话来表述:我们星球大气层中的分子,被太阳的带电粒子撞击,当分子达到了更高的能量水平后发光,至于光的颜色则取决于受影响的分子。比如:那些黄色和绿色的光是因为涉及到了氧气的碰撞,而那些红色、紫色或蓝色的光,则是因为激发时氮气所发出的。

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为什么极光通常被限制在高纬度地区

地球上的太阳粒子并不是汇集在一处,而是被地球的磁场汇聚到了行星的两极,这也就是极光通常被限制在高纬度地区的原因。强大的太阳光所扮演的角色,是提升极光并增加其效力,从而扩大它的的地理覆盖范围。科学家表示,这样的活动同时也可使PMAF上升流事件变得更加充实,这项新研究已发表在“
地球物理研究快报”。

地球并不像我们平时生活中以为的那样平静,一直不断的受到太空碎片、辐射及其他磁波的轰击,这些因素对我们所有生命的未来而言都存在一定的威胁。只是,地球自身的磁场在大多数时候都可以偏转这些潜在的有害粒子和射线,其中也包括来自太阳的那些射线和粒子。用一个数字来形象的表达,太阳射出的粒子可以向地球传播1.5亿公里,并不可抗的向磁北极和南极延伸,当这些粒子穿过地球的磁屏蔽之时,会和氧、原子、氮及其他元素分子混合,从而导致了天空中那耀眼的光线显示。

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地球上的极光在北方和南方都不同

科学家们也曾以为极光是镜像,但经过观察却发现北方和南方的极光显示并不是完全匹配的。地球磁尾的不对称性被认为是诱因,而这一特点却正是由于科学家所期望的精确逆转而引起。因为地球和太阳之间的相互作用,产生了地球的磁尾,这些磁场从内部旋转,然后穿过地球核心的同时产生了电荷的弹簧,这些产生的不可见的磁场线控制了周围物质的行为。并且,并不是地球才有磁场,太阳也没有例外。它的磁场会对高速带电等离子体粒子的恒定流量产生影响。

那些被嵌入到该流中的磁场则被称为太阳风,磁场线没有固定的位置,穿过了扭曲的场地,它们会在这个时间中经历破裂和改造。这些尾部现象,正是科学家们认为北极光和南极光不匹配的原因之所在。极光只能在夜间可见,那是对极光而言很重要的尾巴,并且在黑暗中磁场的一侧,太阳风和地球的磁场并不总是精确的一致排列,正因为这样的倾斜,才导致了南极和北极的不对称被引入到地球的磁场。

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人类对极光之光的认知历史演变

在很久以前,时间可以追溯到几千年,灯光一直都是迷信、猜测和敬畏的源泉,在三万年前的法国洞穴绘画中,也可以找到这样的自然现象插图。在最迷信的时代,北极光甚至被认为是破坏和战争的预兆,直到人们理解了是什么原因导致了这一的现象,才对北极光有了客观的看法。看北极光的最佳地点是阿拉斯加和加拿大北部,北极光始终存在,但由于较低的光污染水平和清晰明快的空气,冬季通常是观看它们的最佳时间。

客观而言,了解极光本身似乎并不是那么很重要,因为极光的产生,不过是太阳通过一些列被称为太空天气的现象影响地球时所表现出的症状。但是,太空天气却会对导航和通信卫星产生干扰,甚至是电网失效。科学家们需要弄清空间天气的运作,才能够更好地进行预测。

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