2021國家公務(wù)員考試常識(shí)積累:極光產(chǎn)生的原因及分類
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極光產(chǎn)生的原因及分類
一、產(chǎn)生原因
極光出現(xiàn)于星球的高磁緯地區(qū)上空,是一種絢麗多彩的發(fā)光現(xiàn)象。而地球的極光,來自地球磁層和太陽的高能帶電粒子流(太陽風(fēng))使高層大氣分子或原子激發(fā)(或電離)而產(chǎn)生。極光產(chǎn)生的條件有三個(gè):大氣、磁場、高能帶電粒子。這三者缺一不可。極光不只在地球上出現(xiàn),太陽系內(nèi)的其他一些具有磁場的行星上也有極光。
極光一般只在南北兩極的高緯度地區(qū)出現(xiàn),但是2010年8月1日的太陽風(fēng)暴恰好面向地球爆發(fā),攜帶大量帶電粒子的太陽風(fēng)準(zhǔn)確無誤地“擊中”地球,與地球磁場相互作用產(chǎn)生“磁暴”,使美國密西密歇根州、丹麥和英國等緯度稍低的地區(qū)都能夠看到美麗的北極光景觀。專家稱,這一次的太陽風(fēng)暴并沒有像事先推測的那樣破壞全球的衛(wèi)星和電信系統(tǒng),卻給地球帶來一場壯麗的“焰火盛會(huì)”。
極光是地球周圍的一種大規(guī)模放電的過程。來自太陽的帶電粒子到達(dá)地球附近,地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當(dāng)他們進(jìn)入極地的高層大氣(>80km)時(shí),與大氣中的原子和分子碰撞并激發(fā),能量釋放產(chǎn)生的光芒形成圍繞著磁極的大圓圈,即極光。
極光最易出現(xiàn)的時(shí)期是春分和秋分兩個(gè)節(jié)氣來臨之前,且春秋兩季出現(xiàn)頻率更甚夏冬。這是因?yàn)樵诖悍趾颓锓謨晒?jié)氣時(shí)地球位置與“磁索”交錯(cuò)最甚。另外,在太陽黑子多的時(shí)候或當(dāng)太陽周期在日冕大量拋射增加和太陽風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng)的階段時(shí),極光出現(xiàn)的頻率和亮度也會(huì)增加。
二、基本分類
極光依性質(zhì)可分為擴(kuò)散極光和分立極光兩種類型。即使在黑暗的天空中,肉眼可能還是看不見擴(kuò)散極光散發(fā)出彌漫在天空中的微光和形狀,但它定義出了極光帶的范圍。分立極光是在幾乎看不見的擴(kuò)散極光中能夠明確看出形狀的部分,肉眼很容易就能看見它們,最亮?xí)r的亮度足以在夜晚閱讀書報(bào)。但分立極光還是只能在夜空中被看見,因?yàn)樗牧炼冗€不足以在陽光下呈現(xiàn)。極光在極光帶中出現(xiàn)時(shí)通常是彌漫性的光斑或弧形,且通常是在裸眼可見的程度之下。分立極光通常會(huì)顯示出磁場線或像簾幕狀的結(jié)構(gòu),最常見的是綠色的螢光,并且可以在數(shù)秒鐘內(nèi)發(fā)生變化,或是幾個(gè)小時(shí)光度都不變。
按照極光的形態(tài)分類,可分為勻光弧極光、射線式光柱極光、射線式光弧光帶極光、簾幕狀極光、極光冕等。
按照極光觀測的電磁波波段,可分為光學(xué)極光、無線電極光等。
按激光激發(fā)粒子類型,可分為電子極光、質(zhì)子極光等。
按照極光發(fā)生區(qū)域,可分為極蓋極光、極光帶極光 、中緯極光紅弧等。
現(xiàn)代潮流引導(dǎo)與推薦比照氣象學(xué)來區(qū)分極光的現(xiàn)象,但尚未被完全認(rèn)同。
三、極光形態(tài)
根據(jù)關(guān)于極光分布情況的研究,極光區(qū)的形狀不是以地磁極為中心的圓環(huán)狀,而是卵形。極光的光譜線范圍約為3100~6700埃,其中最重要的譜線是5577埃的氧原子綠線,稱為極光綠線。
大多數(shù)極光出現(xiàn)于地球上空90-130千米處。1959年,一次北極光所測得的高度是160千米,寬度超過4800千米。但有些極光要高得多,高度可達(dá)560-1000千米以上。
四、觀測區(qū)域
由于地磁場的作用,這些高能粒子轉(zhuǎn)向極區(qū),所以極光常見于高磁緯地區(qū)。在大約離磁極25°~30°的范圍內(nèi)常出現(xiàn)極光,這個(gè)區(qū)域稱為極光區(qū)。在地磁緯度45°~60°之間的區(qū)域稱為弱極光區(qū),地磁緯度低于45°的區(qū)域稱為微極光區(qū)。
在北半球觀察到的極光稱北極光,南半球觀察到的極光稱南極光,經(jīng)常出現(xiàn)的地方是在南北緯度67度附近的兩個(gè)環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi),阿拉斯加的費(fèi)爾班克斯一年之中有超過200天的極光現(xiàn)象,因此被稱為“北極光首都”。而冰島由于整個(gè)國家都在極光帶上,也是北半球受歡迎的觀測極光地點(diǎn)。南極光與北極光是同時(shí)變化的(可視為北極光的鏡像)。在高緯度的南美洲、澳大利亞、新西蘭和南極洲可以看見南極光。
刷題鞏固
1、(17山東)下列關(guān)于極光的說法正確的是:
A.多出現(xiàn)在高磁緯地區(qū)上空
B.是地球所特有的現(xiàn)象
C.是極晝、極夜現(xiàn)象產(chǎn)生的原因
D.水汽、磁場和帶電粒子是其產(chǎn)生的必要條件
【答案】A
解析:極光是出現(xiàn)于星球的高磁緯地區(qū)上空,是一種絢麗多彩的發(fā)光現(xiàn)象。在南極被稱為南極光,在北極被稱為北極光。地球的極光是來自地球磁層或太陽的高能帶電粒子流(太陽風(fēng))使高層大氣分子或原子激發(fā)(或電離)而產(chǎn)生。
A項(xiàng):正確,極光產(chǎn)生必備條件之一是高能粒子,由于地磁場的作用,這些高能粒子轉(zhuǎn)向極區(qū),所以極光常見于高磁緯地區(qū)。
B項(xiàng):錯(cuò)誤,極光不只在地球上出現(xiàn),太陽系內(nèi)具備大氣、磁場、高能帶電粒子的行星上也有極光。
C項(xiàng):錯(cuò)誤,產(chǎn)生極晝、極夜現(xiàn)象的原因是由于傾斜著的地球在沿橢圓形軌道繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí),還繞著自身的傾斜地軸旋轉(zhuǎn)。
D項(xiàng):錯(cuò)誤,極光產(chǎn)生的條件有三個(gè):大氣、磁場、高能帶電粒子。水汽不是極光產(chǎn)生的必要條件。
故正確答案為A。