极光

  
极光
极光
                                                    
       极光(Aurora或Polar light或Northern light)出现于星球的高磁纬地区上空,是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光,由来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生。在南极称为南极光,在北极称为北极光。极光不只在地球上出现,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光[1]。

极光的形态

  极光多种多样,五彩缤纷,形状不一,绮丽无比,在自然界中还没有哪种现象能与之媲美。任何彩笔都很难绘出那在严寒的两极空气中嬉戏无常、变幻莫测的炫目之光。
极光
极光
  极光有时出现时间极短,犹如节日的焰火在空中闪现一下就消失得无影无踪;有时却可以在苍穹之中辉映几个小时;有时像一条彩带,有时像一团火焰,有时像一张五光十色的巨大银幕;有的色彩纷纭,变幻无穷;有的仅呈银白色,犹如棉絮、白云,凝固不变;有的异常光亮、掩去星月的光辉;有的又十分清淡,恍若一束青丝;有的结构单一,状如一弯弧光,呈现淡绿、微红的色调;有的犹如彩绸或缎带抛向天空,上下飞舞、翻动;有的软如纱巾,随风飘动,呈现出紫色、深红的色彩;有时极光出现在地平线上,犹如晨光曙色;有时极光如山茶吐艳,一片火红;有时极光密聚一起,犹如窗帘幔帐;有时它又射出许多光束,宛如孔雀开屏,蝶翼飞舞。

极光产生

·产生

  极光(Aurora或Polar light或Northern light)出现于星球的高磁纬地区上空,是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光,由来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生。极光产生的条件有三个:大气、磁场、太阳风。这三者缺一不可。极光不只在地球上出现,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。

·早期观点

  许多世纪以来,这一直是人们猜测和探索的天象之谜。从前,爱斯基摩人以为那是鬼神引导死者灵魂上天堂的火炬。13世纪时,人们则认为那是格陵兰冰原反射的光。到了17世纪,人们才称它为北极光——北极曙光(在南极所见到的同样的光称为南极光)。  随着科技的进步,极光的奥秘也越来越为我们所知,原来,这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中,有一种能量被称为“太阳风”。太阳风是太阳喷射出的带电粒子,是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流,因而属于等离子态。太阳风在地球上空环绕地球流动,以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。地球磁场形如漏斗,尖端对着地球的南北两个磁极,因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个“漏斗”沉降,进入地球的两极地区。两极的高层大气,受到太阳风的轰击后会发出光芒,形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区形成的叫北极光。

·科学研究观点

  1890年,挪威物理学家柏克兰认为,离地球1.5亿千米的太阳几乎连续不断地向地球放射物质点。而离地球5万千米至6.5万千米以外有一层磁场将地球罩住,当太阳的质点直射这层磁场而被挡住时,它便向地球四周扩散,寻找钻入的空隙,结果约有1%的质点钻入北磁极附近的大气层。每颗太阳质点含有等于 1000伏特的电力。它们在100千米外的高空大气层中与原子和多半由氧和构成的分子相遇,原子吸收了太阳质点所含的一部分能量时,立即又将这能量释放出来而产生极强的光,氧发出绿色和红色的光,氮则发出紫、蓝和一些深红色的光。这些缤纷的色彩组成了绮丽壮观的极光景象。  目前,许多科学家正在对极光作深入的研究。人们看到的极光,主要是带电粒子流中的电子造成的。而且,极光的颜色和强度也取决于沉降粒子的能量和数量。用一个形象比喻,可以说极光活动就像磁层活动的实况电视画面。沉降粒子为电视机的电子束,地球大气为电视屏幕,地球磁场为电子束导向磁场。科学家从这个天然大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息。例如,通过极光谱分析可以了解沉降粒子束来源,粒子种类,能量大小,地球磁尾的结构,地球磁场与行星磁场的相互作用,以及太阳扰乱对地球的影响方式与程度等。  极光虽然美丽,但是在地球大气层中投下的能量,可以与全世界各国发电厂所产生电容量的总和相比。这种能量常常搅乱无线电和雷达的信号。极光所产生的强力电流,也可以集结在长途电话线或影响微波的传播,使电路中的电流局部或完全“损失”,甚至使电力传输线受到严重干扰,从而使某些地区暂时失去电力供应。怎样利用极光所产生的能量为人类造福,是当今科学界的一项重要使命。

·极光产生原理

  极光是常常出现于纬度靠近地磁极地区上空大气中的彩色发光现象。一般呈带状、弧状、幕状、放射状,这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光是来自太阳活动区的带电高能粒子(可达1万电子伏)流使高层大气分子或原子激发或电离而产生的。由于地磁场的作用,这些高能粒子转向极区,所以极光常见于高磁纬地区。在大约离磁极25°—30°的范围内常出现极光,这个区域称为极光区。在地磁纬度45°—60°之间的区域称为弱极光区,地磁纬度低于 45°的区域称为微极光区。 极光下边界的高度,离地面不到100公里,极大发光处的高度离地面约110公里左右,正常的最高边界为离地面300公里左右,在极端情况下可达1000公里以上。 根据近年来关于极光分布情况的研究,极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环状,而是卵形。 极光的光谱线范围约为3100—6700埃,其中最重要的谱线是5577埃的氧原子绿线,称为极光绿线。 早在2000多年前,中国就开始观测极光,有着丰富的极光记录。  太阳风携带的粒子进入地球南北极磁场后切割磁力线发出的光线:类似韧致辐射  极光是能量进入地磁场的铁证  地球磁层磁力线携带太阳风的能量进入地球内部,进而驱动了地磁场的形成。在这磁层磁力线闭合环路上除了有地球内部的导电体之外,另外还有大气层的电离层-这一弱导电体。当太阳风强烈时,磁力线能量遇到地球内部的磁感抗,有许多能量消耗不掉,于是就在电离层处形成了极光。  
极光
极光
在地球上,极光是磁极地区上空的彩色发光现象。一般呈带状、弧状、幕状或放射状。这些形状有时稳定有时作连续性变化。它们有着五颜六色的光辉,像飘舞的彩带,又像万里长虹。在大约离磁极25°~30°的范围内会常出现极光,这个区域称为极光区或者称为极光椭圆带。  之前,公认理论认为:极光是太阳风携带的带电粒子沿着地磁场这个“漏斗”沉降,进入地球的两极地区。两极的高层大气,受到太阳风的轰击后会发出光芒,形成极光。这种解释一开始让人感觉蛮有点道理,但是仔细分析会发现,这是个根本不能成立的解释。  太阳风里的带电粒子每立方厘米只有几个,就是让它们全发光,你也看不见它们。更何况让它们去撞击气体粒子,它们被撞到的概率更是微乎其微。再说说带电粒子的沉降!谁要能让带电粒子像灰尘一样沉降,我就可以拿个瓶子把电装起来,呵呵。当年斯托默就想计算极光的带电粒子,不想它早跑到辐射带里去了。  就算之前假设全都成立,按照带电粒子撞击气体粒子形成极光理论,极光在极尖区应该是一个柱状体,而不应该是一个扁平环。而且扁平环处是极强磁场区;扁平环-极光椭圆带也并不在极尖区之内,太阳风是到达不了那里的。还有就是南北极光是共轭飞舞的,这也是带电粒子撞击气体粒子形成极光理论所不可能解释的现象。太阳风的速度平均也就是400千米每秒,而电磁场的变化速度是接近30万千米每秒。如果同时看到南北两极的极光共同镜像飞舞,无论极光是地球的、土星的、或者是木星的,那都是一种视觉享受。讯息万变的极光形态以及色彩变化,这都是太阳风的速度所做不到的事情。  观念的改变有时会使人豁然开朗,如果用磁力线携带能量在电离层处形成极光的解释来看待地球磁层结构的变化。我们会发现有好多疑难问题都可以得到解决。例如空间科学的磁重联、磁亚暴等许多争论多年疑问就都能够理顺了。

极光的分类

  极光按形态可分为  匀光弧极光 射线式光柱极光 射线式光弧光带极光 帘幕状极光 极光冕  按观测的电磁波波段分为  光学极光 无线电极光  按激发粒子类型可分为  电子极光 质子极光  按发生区域可分为  极光带极光 极盖极光 中纬极光红弧

观察地点

  大多数极光出现在地球上空90---130千米处。但有些极光要高得多。1959年,一次北极光所测得的高度是160千米,宽度超过4800千米。在地平线上的城市灯光和高层建筑可能会妨碍我们看光,所以最佳的极光景象要在乡间空旷地区才能观察得到。在加拿大的丘吉尔城,一年在有300个夜晚能见到极光;而在罗里达州,一年平均只能见到4次左右。我国最北端的漠河,也是观看极光的好地方。18世纪中叶,瑞典一家地球物理观象台的科学家发现,当该台观测到极光的时候,地面上的罗盘的指针会出现不规则的方向变化,变化范围有1度之多。与此同时,伦敦的地磁台也记录到类似的这种现象。由此他们认为,极光的出现与地磁场的变化有关。原来,极光是太阳风与地球磁场相互作用的结果。太阳风是太阳喷射出的带电粒子,当它吹 到地球上空,会受到地球磁场的作用。地球磁场形如漏斗,尖端对着地球的南北两个磁极,因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降,进入地球的两极地区。两极的高层大气,受到太阳风的轰击后会发出光芒,形成极光。高层大气是由多种气体组成的,不同元素的气体受轰击后所发出的光的前面色不一样。例如氧被激后发出绿光和红光,被激后发出紫色的光,氩激后发出蓝色的光,因而极光就显得绚丽多彩,变幻无穷。
极光
极光
  科学家已经了解到,地球磁场并不是对称的。在太阳风的吹动下,它已经变成某种"流线型"。就是说朝向太阳一面的磁力线被大大压缩,相反方向却拉出一条长长的,形似彗尾的地球磁尾。磁尾的长度至少有1,000个地球半径长。由于与日地空间行星际磁场的偶合作用,变形的地球磁场的两极外各形成一个狭窄的、磁场强度很弱的极尖区。因为等离子体具"冻结"磁力线特性,所以,太阳风粒子不能穿越地球磁场,而只能通过极尖区进入地球磁尾。当太阳活动发生剧烈变化时 (如耀斑爆发),常引起地球磁层亚暴。于是这些带电粒子被加速,并沿磁力线运动。从极区向地球注入,这些带电粒子撞击高层大气中的气体分子和原子,使后者被激发--退激而发光。不同的分子,原子发生不同颜色的光,这些单色光混合在一起,就形成多姿多彩的极光。事实上,人们看到的极光,主要是带电粒子流中的电子造成的。而且,极光的颜色和强度也取决于沉降粒子的能量和数量。用一个形象比喻,可以说极光活动就像磁层活动的实况电视画面。沉降粒子为电视机的电子束,地球大气为电视屏幕。地球磁场为电子束导向磁场。科学家从这个天然大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息。例如,通过极光谱分析可以了解沉降粒子束来源,粒子种类,能量大小,地球磁尾的结构,地球磁场与行星磁场的相互作用,以及太阳扰乱对地球的影响方式与程度等。 极光的形成与太阳活动息息相关。逢到太阳活动极大年,可以看到比平常年更为壮观的极光景象。在许多以往看不到极光的纬度较低的地区,也能有幸看到极光。 2000年4月6日晚,在欧洲和美洲大陆的北部,出现了极光景象。在地球北半球一般看不到极光的地区,甚至在美国南部的佛罗里达州和德国的中部及南部广大地区也出现了极光。当夜,红、蓝、绿相间的光线布满夜空中,场面极为壮观。虽然这是一件难得一遇的幸事,但在往 日平淡的天空突然出现了绚丽的色彩,在许多地区还造成了恐慌。据德国波鸿天文观象台台长卡明斯基说,当夜德国莱茵地区以北的警察局和天文观象台的电话不断,有的人甚至怀疑又发生毒气泄漏事件。这次极光现象被远在160公里高空的观测太阳的宇宙飞行器ACE 发现,并发出了预告。在北京时间4月7日凌晨零时三十分,宇宙飞行器ACE发现一股携带着强大带电粒子的太阳风从它旁边掠过,而且该太阳风突然加速,速度从每秒375公里提高到每秒600公里,一小时后,这股太阳风到达地球大气层外缘,为我们显示了难得一见的造化神工。

木星上的极光

  最近,南欧洲天文台发表了在二〇〇〇年十一月拍摄到木星上极光的照片,和木星两极上空的烟雾,这是科学家第一次清楚拍摄到木星两极的情况。 木星(Jupiter)离地球(Earth)约六亿一千万公里,过去,科学家曾经利用太空总署(NASA)的哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope),拍摄到木星极光(aurora)的照片,不过,使用南欧洲天文台(European Southern Observatory)的红外线(infrared)望远镜,科学家可以更清楚地观察到木星极光和北极上空的烟雾(haze)。  科学家指出,极光是环绕木星的磁轴(magnetic axis),而这些烟雾,是环绕著木星的旋转轴(rotation axis),是在极光环之下;烟雾是受到木星上的地带风(zonal winds)影响,这些地带风是在同一纬度(latitude)上移动的;科学家相信,木星以十小时一次的迅速自转,也会影响两极上空烟雾的移动。

在其他行星

  木星和土星这两颗行星都有比地球更强的磁场(木星在赤道的磁场强度是4.3高斯,相较之下地球只有0.3高斯),而且两者也都有强大的辐射带。哈柏太空望远镜也很清楚的看见这两颗行星的极光[1]。在巨大气体行星上的极光看起来与地球的相似,也是由太阳风提供能量,另外,木星的卫星,特别是埃欧,更是木星极光的能量来源。这些电流是沿着场线(场准直电流)涌生出的,肇因于卫星绕着行星公转的相对运动,引起的发电机机制。有着火山活动和电离层的埃欧,是带电粒子的强力来源,从1955年开始就在研究由它的电流所发射出来的电波辐射。使用哈柏太空望远镜也在埃欧、欧罗巴和甘尼米德上观测到极光,当木星磁气圈的等离子撞击到它们稀薄的大气层时,就会产生极光。在金星火星上也曾观测到极光。因为金星没有内在(行星本身)的磁场,金星的极光呈现不同的形状和强度,看起来是明亮但弥漫的补丁,有时会分布在整个行星的盘面。金星的极光源自太阳风的粒子撞击和陷入在夜晚侧的大气层。在2004年8月14日,火星快车号上的仪器SPICAM检测到火星的极光。这道极光位于erra Cimmeria,东经177°,南纬52°,辐射区域大约宽30公哩,高度在8公里左右。经由分析包括火星全球探勘者号过去的地壳磁场异常资料,科学家发现辐射的地区是相对来说是区域性的局部磁场最强的地区。这种相关性显示,电子是通过火星地壳的磁力线与被激发的大气层移动。

中国传说

  传说一  相传公元前两千多年的一天,夜来临了。随着夕阳西沉,夜已将它黑色的翅膀张开在神州大地上,把远山、近树、河流和土丘,以及所有的一切全都掩盖起来。一个名叫附宝②的年轻女子独自坐在旷野上,她眼眉下的一湾秋水闪耀着火一般的激情,显然是被这清幽的夜晚深深地吸引住了。夜空像无边无际的大海,显得广阔。安详而又神秘。天幕上,群星闪闪烁烁,静静地俯瞰着黑魆魆的地面,突然,在大熊星座③中,飘洒出一缕彩虹般的神奇光带,如烟似雾,摇曳不定,时动时静,像行云流水,最后化成一个硕大无比的光环,萦绕在北斗星的周围。其时,环的亮度急剧增强,宛如皓月悬挂当空,向大地泻下一片淡银色的光华,映亮了整个原野。四下里万物都清晰分明,形影可见,一切都成为活生生的了。附宝见此情景,心中不禁为之一动。由此便身怀六甲,生下了个儿子。这男孩就是黄帝轩辕氏。以上所述可能是世界上关于极光的最古老神话传说之一。
极光
极光
  传说二  在我国的古书《山海经》中也有极光的记载。书中谈到北方有个神仙,形貌如一条红色的蛇,在夜空中闪闪发光,它的名字叫触龙。关于触龙有如下一段描述:“人面蛇身,赤色,身长千里,钟山之神也。”这里所指的触龙,实际上就是极光。

外国传说

  极光这一术语来源于拉丁文伊欧斯一词。传说伊欧斯是希腊神话中“黎明”(其实,指的是晨曦和朝霞)的化身,是希腊神泰坦的女儿,是太阳神和月亮女神的妹妹,她又是北风等多种风和黄昏星等多颗星的母亲。极光还曾被说成是猎户星座的妻子。在艺术作品中,伊欧斯被说成是一个年轻的女人,她不是手挽个年轻的小伙子快步如飞地赶路,便是乘着飞马驾挽的四轮车,从海中腾空而起;有时她还被描绘成这样一个女神,手持大水罐,伸展双翅,向世上施舍朝露,如同我国佛教故事中的观音菩萨,普洒甘露到人间。 

极光音乐组合

  极光组合是大地唱片在2001年签下的又一支校园民谣组合,由田华与杜磊这两个创作型歌手组成。这两个刚刚走出校园的大男孩形象俊朗清爽,都是一头飘逸的长发。凭着自身的天赋和积极的探索,他们创作了大量的歌曲和音乐作品。作品风格内容涵盖"民谣"、"摇滚"、"流行"等等,他们还尝试进行舞台音乐剧的创作。  极光音乐组合成员  极光组合的两位成员都来自河南省直电大,大学时期他们一直是睡上下铺的好兄弟。更由于在音乐上的共同追求和志趣相投,他们最终成为一支出色的创作型演唱组和。属于天蟹座的田华比较偏爱冬季的萧瑟与沉静,于是每个冬季就成了他的创作高峰期,而他的作品也因为拥有一种现实主义色彩而显得忧郁而质朴;属于双鱼座的杜磊则比较偏爱春天的温和与秋日的高爽,他的作品自然地拥有一种理想主义的积极和旷远。正是由于这种性格与爱好的差异使他们的音乐和演唱有一种互补之后形成的严密和默契。  极光组合成立之后,他们又与同宿舍的另两个哥们儿组建了一支摇滚乐队--"空房子"乐队,并致力于原创音乐的探索和推广。随着一系列的演出和参赛获奖,再加上一场又一场不知疲倦的"原创音乐专场演唱会",他们在当地掀起了一场原创音乐"风暴"。他们和他们的乐队也迅速成为当地最受欢迎的组合和乐队,同时他们也在当地拥有了大批的忠实歌迷和众多的追随者。他们的《十年》、《小河》、《拥抱冬季》等民谣歌曲和《上帝的知己》《一起飞》《西行》等摇滚歌曲在当地校园被广为传唱。  极光组合的两位成员最相似的地方则在于他们都拥有两个"极端"--要安静就安静到让你屏住呼吸去感受他们;要疯狂就疯狂到让你目瞪口呆又难以压抑与他们一起疯狂的欲望。这就是当他们在举办自己的原创音乐专场演唱会的时候让观众狂喜不已的原因。他们简直不敢相信一个人竟然能在一瞬间又一个安静到极至的民谣歌手变成一个极其疯狂的"摇滚狂人"。  正当极光在河南老家由于在"民谣"和"摇滚"方面的出色表现而声名鹊起的时候,大地唱片公司邀请他们参加了"列车"校园行北京高校巡回演出活动,他们的演出在北京的校园里吹过了一阵蓝色的风。巡演结束后不久,"极光"顺利签约成为大地唱片公司旗下歌手,并开始为《2002校园民谣》的录制做准备。  在《2002校园民谣》专辑中听到他们演唱的两首歌《十年》和《明天》。  极光的音乐历程  田华(河南洛阳) 182CM  杜磊(河南南阳) 178CM  1999年3月成立“田华与杜磊” 组合,一起进行校园音乐创作,并经常应邀参加各大高校文艺演出。  1999年4月组建“空房子”乐队,并积极进行各种风格的原创音乐尝试,成为一支很受欢迎的校园原创乐队。  2000年5月,参加河南省弟七届大学生科技文化艺术节“灿烂青春”校园歌手大赛,荣获创作、演唱两项一等奖。  2000年6月“田华与杜磊”组合和“空房子” 乐队一起举办首次“原创音乐演唱会”,现场火爆,取得极大成功,并受到当地新闻媒体的关注。  2000年9月“田华与杜磊”以原创歌曲《十年》在河南省直高校“爱在2000”校园歌手大赛中力克群雄,荣获总冠军。  2000年10月国庆节期间,“空房子”乐队在郑州“红色摇滚周”摇滚乐比赛中荣登冠军宝座。  2000年10月起,“田华与杜磊”多次应邀到河南各大电台作嘉宾主持,在河南掀起了一股“校园民谣”和原创音乐风潮。  2000年12月,“田华与杜磊”作为唯一一个通俗类歌手参加河南音乐界最有影响力的“黄河之滨音乐周”演出,并荣获二等奖。  2000年11月——2001年6月“田华与杜磊”和“空房子”乐队一起举行了数十场原创音乐专场巡回演唱会,在河南各大高校引起轰动,场面之火爆出人意料。  2001年4月“田华和杜磊”应邀跟随大地唱片“列车”校园行活动在北京数所高校演出,受到热烈欢迎。  2001年5月“田华与杜磊”改名“极光”,正式签约大地唱片公司。  近日,歌坛生力军“极光组合”正式宣布与老东家香港大地唱片解约,并更名为“田华&杜磊”,“极光组合“这个名字将成为历史。极光组合 2001 年凭借出色的创作实力和俊朗的形象签约香港大地唱片,《2002校园民谣》合辑中收录了他们的两首创作单曲《十年》,《明天》,倍受媒体的关注和歌迷的喜爱。  田华杜磊成军至今创作了大量的音乐作品,风格跨度非常大,很多作品得到众多乐迷和内地很多优秀音乐人、乐评人的认可,但由于签约公司的种种原因,一直不能顺利出版发行,4 年的青春就这样一逝而过。4年的时间对于一组新人来说意味着什么自然是不用言喻,目前“极光组合”已经与大地唱片正式解除合约,这次能够顺利和大地唱片解约对他们来讲,意义非同寻常。 

极光网络电视

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极光远程安全评估系统

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