極光到底是什麼?為什麼只出現在南極和北極?

2020-11-24 小象科學

我們中國最靠北,也就是中國地圖上最靠上面的那個城市叫漠河市,在這裡,到了晚上你偶爾會看到天空發出非常奇異的光,這種光有時是綠色的,有時是紅色的,有的時候還會是紫色或者藍色。

這種光變化奇妙,用語言簡直難以描述。這就是極光。

在中國,只有在漠河能看到極光,因為漠河是我國最靠近北極的城市。而極光只出現在地球的南極和北極區域,如果你沒有見過極光我強烈建議你在網上找一個極光的視頻看看,很震撼。

極光太震撼,太神奇,很早以前,那些生活在北極的人就用一種非常有想像力的方法來解釋極光。

他們說極光是天空起火了,而這火是一隻神奇的狐狸穿過北極森林時引起的。狐狸的尾巴掃過雪地,會留下一道火花,這火花直衝雲霄,把天空點燃了,所以會產生這種神奇的光。

這種解釋當然不科學了。那麼,極光到底是什麼呢?極光為什麼只出現在南極和北極呢?今天我就跟你聊聊這個事。

01

太陽風

要解釋極光,首先要講講太陽,太陽大概出生在46億年前,從太陽出生的那一刻起,它就一直向外面「颳風」。

不過這種風不是我們生活中見到的風。我們通常說的風是空氣運動引起的,空氣是由好多肉眼看不見的分子組成的,當這些分子一起朝一個方向移動的時候就形成了風。

太陽風大概也是這個原理。從太陽出生的那一刻起,太陽表面就一直不停的向外發射一些粒子,從沒有停止過。

這些粒子特別小,甚至比空氣的分子還小,我們肉眼看不到。太陽風就是這些微小粒子一起運動形成的。

太陽風的速度,也就是說這些微小粒子移動的速度非常快,每秒鐘可以跑400公裡,按照這個速度,這些粒子從太陽到地球,最快只要75個小時,而當這些粒子到達地球的時候,就是極光發生的時候。

02

極光

怎麼發生的呢?聽我繼續講。

你可能用過指南針吧,不管你怎樣轉,指南針的一端肯定指向南方,也就是說指向地球的南極,另一端指向北方,也就是指向地球的北極。

這是什麼原理?其實,指南針是一個有磁性的針,如果你把一塊磁鐵靠近指南針的話,你會發現,指南針的一端會指向磁鐵的南極,另一端指向磁鐵的北極。

但是當我們不用磁鐵去靠近指南針的時候,在不同的位置,指南針其實也會動,這是為什麼呢?

因為指南針受到另一塊磁鐵的影響,這塊磁鐵就是地球。

地球本身就是一塊大磁鐵,而地球的南極和北極就是這個磁鐵的兩極。記住哈,這個非常重要,再說一遍,地球本身就是一塊大磁鐵,地球的南極和北極就是磁鐵的兩個極。

當這些微小的粒子快要接近地球的時候,地球這塊大磁鐵就對這些微小的粒子「發功了」,在地球磁性的作用下,這些粒子中的大部分會繞開地球。

但是,仍然會有一小部分,從地球的北極和南極進入了地球的大氣層,當這些粒子進入大氣層的時候,會和大氣層裡的氣體分子發生碰撞,這一碰就發出了光。

這就是極光只會出現在地球的北極和南極的原因,因為從太陽來的粒子只有從北極和南極才能進入地球的大氣層。

03

極光的顏色

那為什麼極光會有很多種顏色?

極光主要有四種顏色:紅色,綠色,紫色,和藍色。

這不同的顏色是從太陽來的微小粒子在大氣層的不同位置,遇到空氣中的不同氣體分子時產生的。

比如,當粒子在距離地面超過241多公裡的高度遇到空氣中的氧氣分子時,會發出紅色的光;再比如,當粒子在距離地面大概97-241公裡高度遇到空氣中的氧氣分子時,會發出綠色的光。

總結一下:

第一,極光是怎麼產生的?太陽發射出的微小粒子進入地球的大氣層的時候就會產生極光。

第二,極光為什麼只在北極和南極區域出現?因為地球就像一個大磁鐵,太陽發射出的微小粒子只可能從地球的北極和南極進入地球大氣層,所以極光只可能在北極和南極出現。

第三,極光為什麼會有不同的顏色?當太陽發射出的微笑粒子在不同的高度,遇到空氣中不同的氣體分子時就會發出不同顏色的光。

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