全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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外星球上也有极光 :在土星上最强的极光是紫外线,这是人眼看不到的光

已有 10677 次阅读 2022-7-13 15:07 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

                   外星球上也有极光 : 在土星上最强的极光是紫外线,这是人眼看不到的光

                                                            吉林大学:杨学祥,杨冬红

关键提示

       地球的南北两极地区有时会出现极光,它们像由光编织而成的丝带,照亮了夜空,美丽得让人挪不开眼睛。不过,极光可不是地球的独家美景,一些外星球上也会出现极光。

       在土星上,最强的极光是紫外线,这是人眼看不到的光,因此我们要用特殊的紫外线摄像机才能拍到它,但偶尔也会出现罕见的粉红色和紫色极光。土星极光每天的活动都有不同,有时移动,有时静止;与地球上仅持续约10分钟的极光相比,它可以持續数天。

       新浪科技讯 北京时间2020年9月23日消息,据国外媒体报道,极光是地球上层大气层发光电离粒子释放出舞动的光芒,在太阳系内除水星之外其他行星的大气层均存在这种现象,甚至木星的卫星木卫三和木卫二也有极光。

  然而,在此之前科学家从未探测到彗星极光,但近期“罗塞塔”探测器最新观测数据分析表明,67P彗星周围释放出远紫外线极光辐射。

       美国国家航空航天局(NASA)的MAVEN探测器于2016年首次在火星上发现了一种极光,根据最新的探测结果,这种极光实际上是火星上最常见的极光。极光被称为质子极光,可以帮助科学家跟踪火星大气中的水分流失。

       在地球上,极光通常被认为是极地附近夜空中五颜六色的光,它们也被称为北极光和南极光。然而,火星上的质子极光发生在白天,并发出紫外线,所以人类肉眼是看不见的。

       不同的现象会产生不同种类的极光。然而,所有在地球和火星极光是由太阳活动,无论是爆炸的高速粒子称为太阳风暴,火山喷发的气体和磁场称为日冕物质抛射,或阵风在太阳风,一连串的导电气体吹不断进入太空在每小时一百万英里。例如,当强烈的太阳活动扰乱地球的磁气圈时,地球上的南北光就会发生,导致高速电子撞击地球夜晚上层大气中的气体粒子并使它们发光。类似的过程产生了火星上的离散极光和弥散极光——这两种类型的极光以前曾在火星的夜晚观测到过。

       首先,太阳风质子以高速接近火星,并在火星周围遇到一团氢气。质子从火星氢原子那里夺走一个电子,从而变成中性原子。由于中性粒子不受磁场的影响,原子会通过环绕火星的磁障波冲击。最后,氢原子进入火星大气层,与气体分子碰撞,使原子发出紫外线

       当太阳风质子(被高温剥夺了孤电子的氢原子)与火星白天的上层大气相互作用时,就形成了质子极光。当它们接近火星时,来自太阳风的质子通过从位于火星氢冕外层边缘的氢原子那里窃取电子而转变成中性原子。当这些高速进入的原子撞击大气时,它们的一些能量以紫外线的形式发射出来

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1347066.html

       这样绝美的景观会给地球带来什么灾难?

       极光的出现会给地球上的通讯和交通带来很严重的影响。因为极光的出现实质是太阳的能量子摩擦地球的大气层产生的。而地球通讯需要的无线电也是需要依靠地球大气层的。所以极光的产生会干扰电离层,影响无线电的传播。1972年,经过美国德克萨斯州的一条高压线跳闸,加拿大哥伦比亚的23万伏变压器被炸毁,都是美丽的极光造成的。

       虽然美丽极光下隐藏的面孔被科学家们发现了,但科学家们仍然不明白,既然太阳每时每刻都在释放能量子,那为什么地球上的极光却不是一直都在呢?

       关于为什么太阳持续释放带电粒子但地球极光却只是偶尔会出现这个问题,有科学家提出了一种假设:太阳风携带的带电粒子在进入地球两极大气层后并不是一下子全部释放能量的。地球两端的磁力线会把这些粒子暂时隐藏起来,等待合适的时机让它们释放能量。这些合适的时机就比如太阳黑子强烈活动的时候,地球磁力线容纳粒子有限,经不住大量粒子“侵袭”,所以就释放粒子能量,产生极光。

       这就是说,地球极光是太阳风能量在地磁层长时间集聚后突然释放形成的,就像激光一样积聚能量,因此,极光中的紫外线集聚爆发就会在短时间伤害人的身体,只是人们没有注意而已。我们应该汲取教训,测量极光是否对人体造成伤害。

       相对人体,病毒更容易被极光中的紫外线杀灭。极光全天候杀灭病毒,应该是病毒的天敌而不是帮凶。

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相关报道

外星球上也有极光

2021-09-12 01:27牧濑

大科技·百科新说订阅 2021年6期

关键词:天王星太阳风带电粒子

牧濑

地球的南北两极地区有时会出现极光,它们像由光编织而成的丝带,照亮了夜空,美丽得让人挪不开眼睛。不过,极光可不是地球的独家美景,一些外星球上也会出现极光。

太阳风+磁场+大气=极光

极光的形成与太阳有关。太阳喷发出了大量的带电粒子,高速吹向四周,形成太阳风。当它到达地球时,会被地球磁场阻挡,并沿着磁场的方向流进两极地区,与大气中的分子摩擦碰撞,从而产生壮美的极光。其他一些星球也有磁场和大气层,因此也能产生极光。

木星

木星是个不折不扣的大块头,是太阳系里最大的行星。它不仅体型很大,自转也很快,从而获得了强大的磁场,磁场强度是地球的十几倍。因此木星的极光比地球上的明亮得多,像一场电闪雷鸣的蓝色风暴。

即便没有太阳风,木星也能产生极光,这是由木星的卫星激发的。木卫一的火山活动十分活跃,会向木星喷射带电粒子,激发极光。

土星

在土星上,最强的极光是紫外线这是人眼看不到的光,因此我们要用特殊的紫外线摄像机才能拍到它,但偶尔也会出现罕见的粉红色和紫色极光。土星极光每天的活动都有不同,有时移动,有时静止;与地球上仅持续约10分钟的极光相比,它可以持續数天。

火星

火星只有一些局部磁场,大气也很稀薄,但它同样能产生极光。科学家认为,这是因为磁场只能阻拦带电粒子,而因为太阳风中有一部分带电粒子,也就是“质子”,可以绕过磁场直接撞到大气上,激发紫外光。这被称为“质子极光”,在地球上,质子极光仅出现在极点附近很小的区域内,但在火星上,质子极光可以出现在任何地方。

天王星和海王星

天王星和海王星也有极光,遗憾的是,这两颗行星过于遥远,我们很难观测到,但科学家们可以根据天文望远镜采集到的数据,合成出天王星的极光照片。

极光的颜色由大气决定

极光具有许多不同的颜色:绿色,蓝色,黄色甚至紫外线,不同气体分子与太阳风的带电粒子碰撞,会产生不同的颜色。例如,地球上最常见的绿色极光来自氧气分子,蓝色极光则来自氮气分子,两种颜色混合可以形成黄色极光。

https://www.fx361.com/page/2021/0912/8840379.shtml

极光美丽而震撼,但却会给地球带来灾难,这是为什么? 

2021-08-17 08:14

极光是一种非常罕见的自然现象,它只在南北两极出现,出现的时间也没有任何规律性可言。神奇而美丽的极光就像是一条通往天空的道路,很多人非常期待能一睹极光的美妙。但当你躺在北极欣赏着极光的同时,可能地球的某个地方正在遭受灾难。因为极光虽美,但却会给地球通讯带来很严重的影响。这是为什么?

极光是怎样产生的?

极光的出现很早以前就吸引了人们的注意,毕竟它是那样绚烂美丽。对于天空中这一道美丽的极光是如何出现的,千百年来,人类也一直在追寻这其中的奥秘。

后来,科学家们发现,极光的出现与太阳活动密切相关。因为太阳不断地发光发热,所以其内部时刻都在进行着强烈的化学反应,从而产生大量的带电粒子流,这些带电粒子射向太空中,会和地球表面的稀薄空气发生速度非常快的碰撞,从而产生了极光。因此,也可以说是太阳发出的电能造就了地球极光的产生。原来,太阳不仅会为地球提供源源不断的能量,还会给地球带来绝美的景观。

这样绝美的景观会给地球带来什么灾难?

极光的出现会给地球上的通讯和交通带来很严重的影响。因为极光的出现实质是太阳的能量子摩擦地球的大气层产生的。而地球通讯需要的无线电也是需要依靠地球大气层的。所以极光的产生会干扰电离层,影响无线电的传播。1972年,经过美国德克萨斯州的一条高压线跳闸,加拿大哥伦比亚的23万伏变压器被炸毁,都是美丽的极光造成的。

虽然美丽极光下隐藏的面孔被科学家们发现了,但科学家们仍然不明白,既然太阳每时每刻都在释放能量子,那为什么地球上的极光却不是一直都在呢?

难道极光的产生还有什么秘密没被发现吗?

关于为什么太阳持续释放带电粒子但地球极光却只是偶尔会出现这个问题,有科学家提出了一种假设:太阳风携带的带电粒子在进入地球两极大气层后并不是一下子全部释放能量的。地球两端的磁力线会把这些粒子暂时隐藏起来,等待合适的时机让它们释放能量。这些合适的时机就比如太阳黑子强烈活动的时候,地球磁力线容纳粒子有限,经不住大量粒子“侵袭”,所以就释放粒子能量,产生极光。

虽然这样的假说解释了地球极光只是偶尔出现的原因。但不能解释为什么在离地面很近的地方也会有极光的产生。如果说地球两极处有限制太阳能量子释放的本领,那极光出现的高度也应该会受到限制。为何极光在距离地面很近的地方也会出现呢?

其实,关于极光,科学家们未知的奥秘还有很多。

https://www.sohu.com/a/483832909_121060818

最新观测:彗星周围竟然出现怪异的紫外线极光!

2020年09月23日 09:37 新浪科技

“罗塞塔”探测器最新观测数据分析表明,67P彗星周围释放出远紫外线极光辐射。“罗塞塔”探测器最新观测数据分析表明,67P彗星周围释放出远紫外线极光辐射。

  新浪科技讯 北京时间9月23日消息,据国外媒体报道,极光是地球上层大气层发光电离粒子释放出舞动的光芒,在太阳系内除水星之外其他行星的大气层均存在这种现象,甚至木星的卫星木卫三和木卫二也有极光。

  然而,在此之前科学家从未探测到彗星极光,但近期“罗塞塔”探测器最新观测数据分析表明,67P彗星周围释放出远紫外线极光辐射。

  美国西南研究所物理学家吉姆·伯奇说:“我已研究地球极光50年时间了,在没有磁场的67P彗星附近发现极光是令人惊讶和着迷的。”

  极光是由大气层中带电粒子刺激作用下产生的,在地球上,太阳风吹入磁层,并与磁层的带电粒子发生交互作用。这些带电粒子像雨点一样降至上层大气层,沿着磁场线抵达极地,在这里形成涟漪般的光幕。

  但是极光在不同天体的作用不同,木卫三和木卫二的极光是由木星磁场相互作用产生的。迄今科学家并未发现金星自身无法形成磁场,但与太阳风的交互过程中产生一个强大到足以形成极光的磁场。

  火星大气层非常稀薄,但其微弱的磁场可以产生极光,木星的永久极光并非太阳风所致,而是源自某种亟待发现的神秘机制。

  虽然土星的极光环似乎是由太阳风产生的,但部分极光的形成是无法预测的,这仍是一个未解谜团。67P彗星甚至没有一个“外借”磁场,但这颗彗星拥有大气层,这是一种被称为彗发的气体外壳,当活跃彗星足够靠近太阳时,它就会将其中的冰升华释放。

  “罗塞塔”探测器“爱丽斯”仪器的远紫外线光谱仪在67P彗发中探测到远紫外线辉光,“爱丽斯”仪器的离子、电子传感器(IES)探测到一个更大的惊喜发现——来自太阳风的电子。  西南研究所天文学家乔尔·帕克称,最初我们认为67P彗星释放的紫外线辐射是一种被称为“昼光”的现象,是太阳光子与彗星气体相互作用的结果。我们吃惊地发现紫外线辐射是极光,但不是由光子驱动产生,而是由太阳风中的电子驱动。太阳风分解彗发中的水和其他分子,并在彗星附近的环境中加速。

  研究小组模拟了一颗微弱逸出气体的彗星,并发现覆盖在彗星周围的行星际磁场足以为加速太阳风电子提供路径,进入由彗星核周围电场产生的势阱(potential well)。

  然而,由于67P彗星并没有自身磁场,其极光处于弥漫扩散状态,与地球和火星上由太阳风刺激形成的“封闭极光”形成鲜明对比。研究人员指出,67P彗星极光的加速和激发过程使得该极光现象是太阳系独一无二的。

  该发现可能为理解极光是如何在整个太阳系中产生提供新线索,但是彗星的极光可作为认知太空气象的工具,通过探测太阳不同距离的辉光,天文学家可以了解很多关于太阳风中电子变化的信息。目前,这项最新研究报告发表在近期出版的《自然天文学》杂志上。(叶倾城)

https://finance.sina.com.cn/tech/2020-09-23/doc-iivhuipp5921940.shtml



https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1347106.html

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