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北极光被认为是北极乃至整个世界最伟大的自然奇观之一。每年都有成千上万的游客涌向北极圈,观看绚丽多彩的夜空,这是一个人所能看到的最独特的景象之一。许多观看北极光的人可能会好奇,北极光是由什么构成的,最初产生北极光的原因是什么。

北极光是由于地球磁场和太阳之间的相互作用而产生的,在大气中表现为明亮闪耀的各色光。继续读下去,了解北极光的构成及其形成原因。

北极光是由什么构成的?

如上所述,北极光,也被称为北极之光(aurora borealis),这种光是由于太阳和地球磁层之间的相互作用而产生的。虽然太阳以发光而为大家所熟知,太阳发光使地球上有生命存在成为可能,但光远远不是太阳唯一释放出的东西。所有的恒星,包括太阳,都会释放出各种各样的粒子,根据其在太空中的反射方式,而被统称为”太阳风”。

太阳风含有放射性和其他有害粒子,对人类和其他生命都有致命性伤害。如果允许太阳风直接袭击地球,它会杀死人类和地球表面的所有生命。然而,由于地球有磁场,太阳风无法穿透地球的大气层。磁层是由地球磁场产生的防护屏,向外延伸进入太空,太阳风在到达地球表面之前就被磁层偏转或中和。

当太阳风冲击磁层时,太阳风与磁层区已有的粒子发生碰撞。在磁层与大气(北极和南极)相交的地方,这些粒子包括氮气、氧气和其他气体。太阳风含有带电粒子,即含电荷的分子。当这些带电粒子与现有的大气粒子碰撞时,结果会发生一种化学反应,可见的北极光就形成了。

为了让这个过程更加形象,请设想一下原子。原子包含原子核,原子核是由质子(带正电荷)和中子(不带电荷)组成的一个结构。几乎所有原子都有一组电子,这些电子是围绕原子核运行的带负电荷的小粒子。一般来说,原子由数量相同的质子和电子保持稳定平衡。中子、质子和电子的数量决定了它们形成什么物质。

当带电粒子撞击其他分子时,就会引起”激发”,这是一个化学过程,通过这个化学过程,电子会迁移到离原子核更远、原子中能量更高的轨道上。原子不再受到激发后,电子又移回到原来的轨道,在这个过程中释放出光子,光子是光的粒子。虽然不能通过单个原子观察到这个过程,但当大量原子被一起激发时,就会发出大量的光。当太阳风影响大气而产生激发时,这个过程就会出现可见的北极光。

激发是一种在自然界其他元素中也能见到的化学过程,还适用于现代科技,最著名的就是运用到霓虹灯中。霓虹灯的工作原理是用电来激发管内的氖原子,从而产生光。北极光的作用方式大致相同,只是规模大得多,自然发生。

北极光的颜色还由太阳风激发的大气粒子类型决定。地球的大气中含有的氮气占78%,含有的氧气占21%,其余的1%由其他微量气体组成,但大气的组成并不均匀,由于重量和组成成份的不同,不同的海拨高度出现不同的气体。因此,北极光的颜色取决于太阳风能穿透大气层的距离。

极光中最常见的颜色是红色、蓝色和绿色。红色和蓝色的极光是由氮气产生的,而绿色的极光是由氧气产生的。当太阳风袭击大气层的最外层时,就会出现红色极光,但由于大气层在这个高度相对较薄,红色极光通常只在太阳活动异常活跃的时期才会出现。绿色和蓝色的极光出现在低海拔区域,蓝色的极光出现在离地球表面更近的地方,因为在这个特殊的大气带中缺乏氧气。太阳与其他气体相互作用产生的紫外线和红外线极光也可以通过专用设备观测到。

结语

北极光是地球和太阳相互作用产生的一种独特现象。地球磁场保护地球免受有害的太阳辐射,只有那些去北极圈的幸运者才能以极光的形式观察到这个过程,极光属于世界上最美丽的景色之列,可安全观测。如果您对领略北极光的风采感到好奇,那就立即预订旅程吧,这样您就能亲眼目睹绚丽多彩的极光了。