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为何极光有不同的颜色?

2020-06-15  浏览量:657

为何极光有不同的颜色?

好多人以为极光只有绿色是非常错误的观念! 其实极光颜色通常有绿、红、黄、蓝、紫或粉红等。当太阳发生强烈的活动时会造成太阳风(Solar wind)--由太阳上层大气射出的超高速电浆(带电粒子)流。当大量的带电粒子受到地球北极和南极的磁场导引直接进入大气层和高层大气(热层)中的原子碰撞造成的发光现象,就是北极光(Northern Lights/Aurora)或南极光 (Aurora Australis )。

地球的极光主要有红、绿二色,这是因为在热成层的氮和氧原子被电子激发,分别发出红色和绿色光。热层(英[2]。极光大约在400~1000公里的高空发生,但是在100公里以下时,由于大气太过浓密而使原子本身的碰撞都无法放出足够的光。

极光不同的颜色

绿色

绿色光是来自氧原子被外来电子撞击后,本身电子被激发至高能阶激态,再放出光子跃迁至低能阶。当原子离开激态所放出的光子为单一频率的绿光,我们就看到了绿色的极光。(图1: Swan Aurora )

蓝色、红色或紫色

在较低高度,氮会放出暗蓝与粉红色的光,电离的氮分子成为发出可见光的主体,它发出的是波长是大量分布在红色和蓝色,并以428毫微米(蓝色)为主要的谱线。氮从激态回到基态是红色。由于氮原子放出光子较快,所以极光较低的部分看起来比高处移动要快。蓝色和紫色的发射通常出现在帘幕的底端,显示太阳的活动非常活跃[3]。(图2: Aurora Storm)

黄色和粉红

黄色和粉红色是红色和绿色混合的结果。(图3: Aurora Rainbow)

 

为何在不同的高度会辐射出不同的颜色?

红色通常出现在最高处,是激发的氧原子辐射出630奈米的电磁波,原子的低浓度和眼睛对此波长的低灵敏度,使这种颜色只有在太阳活动强烈的情况下才能被看见。 (图4  : Corona Breakup )


绿色通常出现在较低的高度,较频繁的碰撞支撑了氧在557.7奈米的辐射;相当高的氧原子浓度和眼睛对绿色的光较敏感,使绿色的极光最为常见。在它的后方(上方)是粉红色,混合着浅绿色和红色,紧接着是纯红色、黄色(红光和绿光的混合可以产生黄色光或粉红色的光),最后是纯蓝色。 (图 5: Aurora Fire)

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    Feldstein, Y. I. Some problems concerning the morphology of auroras and magnetic disturbances at high latitudes. Geomagnetism and Aeronomy. 1963, 3: 183–192.Bibcode:1963Ge&Ae...3..183F谢础, 贾玉红, 黄俊, 吴永康. 航空航天技术概论(第2版). 北京航空航天大学出版社. 2008: 66. ISBN 978-7-81124-428-1.Windows to the Universe - Auroral colors and spectra.


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