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极光的颜色不同

时间:2026-01-04来源:网络作者:小菜点击数:
简介:新西兰皇后镇夜空中的极光(图片来源:uux.cn盖蒂图片社Skyimages)(神秘的地球uux.cn)据美国生活科学网站(蒂莫西

【菜科解读】

(神秘的地球uux.cn)据美国生活科学网站(蒂莫西·施密特):上周,一次巨大的太阳耀斑将一股来自太阳的高能粒子从太空中喷涌而出。

周末,海浪到达地球,世界各地的人们都欣赏到了两个半球异常生动的极光。

虽然极光通常只在两极附近可见,但本周末,它被发现时南至北半球的夏威夷,北至南部的麦凯。

这种壮观的极光活动高峰似乎已经结束,但如果你错过了,不要担心。

太阳正接近其11年太阳黑子周期的峰值,强烈的极光可能会在未来一年左右再次出现。

如果你看到了极光,或者任何一张照片,你可能会想知道到底发生了什么。

是什么让极光发光,以及不同的颜色?答案是关于原子,它们是如何被激发的,以及它们是如何放松的。

当电子与大气相遇时

极光是由带电的亚原子粒子(主要是电子)撞击地球大气层引起的。

这些物质一直都是从太阳发出的,但在太阳活动更大的时候会有更多。

地球磁场保护我们大气层的大部分免受带电粒子的涌入。

但在两极附近,它们可以潜入并造成严重破坏。

地球大气层中约有20%的氧气和80%的氮气,还有一些微量的其他物质,如水、二氧化碳(0.04%)和氩气。

为什么极光的颜色不同?

2024年5月的极光也出现在意大利北部的艾米利亚-罗马涅地区。

CC BY-NC-SA(图片来源:uux.cn/Luca Argalia/Flickr)

当高速电子撞击高层大气中的氧分子时,它们会分裂氧分子(O₂) 转化为单个原子。

来自太阳的紫外线也能做到这一点,产生的氧原子可以与O反应₂ 产生臭氧的分子(O₃), 保护我们免受有害紫外线辐射的分子。

但是,在极光的情况下,产生的氧原子处于激发态。

这意味着原子的电子以不稳定的方式排列,可以通过以光的形式释放能量来“弛豫”。

什么使绿光亮起?

正如你在烟花中看到的那样,不同元素的原子在通电时会产生不同颜色的光。

铜原子发出蓝光,钡原子发出绿光,钠原子发出黄橙色,这在老式路灯中也可以看到。

这些发射是量子力学规则“允许”的,这意味着它们发生得非常快。

当钠原子处于激发态时,它只在那里停留约170亿分之一秒,然后发射出一个黄色-橙色的光子。

但是,在极光中,许多氧原子是在激发态产生的,没有“允许”的发光方式来放松。

然而,大自然找到了一条路。

为什么极光的颜色不同?

2024年5月11日,从塔斯马尼亚州的奥特兰可以看到澳大利亚极光。

(图片来源:uux.cn/AAP Image/Ithan James)

主导极光的绿光是由氧原子发出的,氧原子从一种称为“S”的状态松弛到一种称“D”的状态。

这是一个相对缓慢的过程,平均需要将近一整秒钟的时间。

事实上,这种转变非常缓慢,通常不会在我们在地面看到的那种气压下发生,因为被激发的原子在有机会发出可爱的绿色光子之前,会因为撞到另一个原子而失去能量。

但在大气的上游,空气压力较低,因此氧气分子较少,它们在相互碰撞之前有更多的时间,因此有机会释放光子。

因此,科学家们花了很长时间才发现极光的绿光来自氧原子。

钠的黄橙色发光在19世纪60年代就已经为人所知,但直到20世纪20年代,加拿大科学家才发现极光的绿色是由氧气引起的。

红光是什么造成的?

绿光来自所谓的“被禁止”跃迁,当氧原子中的电子从一种轨道模式跳到另一种轨道时,就会发生这种跃迁。

(禁止的转换比允许的转换可能性小得多,这意味着它们需要更长的时间才能发生。

然而,即使在发出绿色光子后,氧原子也会发现自己处于另一种不允许弛豫的激发态。

唯一的逃生途径是通过另一种被禁止的过渡,即从?D状态到?P状态,后者会发出红光。

可以说,这种转变更是被禁止的,而且在它最终打破规则并发出红灯之前,D状态必须存活大约两分钟。

由于需要很长时间,红光只出现在高海拔地区,在那里与其他原子和分子的碰撞很少。

此外,由于那里有如此少量的氧气,红光往往只出现在强烈的极光中——就像我们刚刚经历的那样。

这就是为什么红光出现在绿光之上的原因。

虽然它们都起源于氧原子被禁止的弛豫,但红光的发射速度要慢得多,在较低的海拔高度与其他原子碰撞时被熄灭的几率更高。

其他颜色,以及为什么相机能更好地看到它们

绿色是极光中最常见的颜色,红色是第二常见的颜色。

特别是电离的氮分子(N₂⁺, 缺少一个电子并且具有正电荷)可以发射蓝光和红光。

这可以在低空产生品红色色调。

如果极光足够明亮,所有这些颜色都是肉眼可见的。

然而,它们在相机镜头中显示的强度更大。

这有两个原因。

首先,相机具有长曝光的优点,这意味着它们可以比我们的眼睛花更多的时间收集光线来产生图像。

因此,他们可以在较暗的条件下拍摄图片。

第二个原因是,我们眼睛中的颜色传感器在黑暗中工作不太好,所以我们在弱光条件下往往会看到黑色和白色。

相机没有这个限制。

不过不用担心。

当极光足够明亮时,肉眼就能清楚地看到极光的颜色。

世界上真实存在的十大灵异事件,至今无人能解?

灵异事件对于一些人来说是不相信的,只是一些人瞎编的。

但世界上发生的有些事情,虽然原因无人能解,但却是真实存在的。

下面是世界上的十大灵异事件,大家来看看有多么离奇,难以相信。

世界十大真实灵异事件 1、日本横滨国立大学校园车库 横滨国立大学一名社会学教授早上出门时,被自家车库门失控砸断脊椎致死,头身分离。

被家人发现后通知警方,但头颅却离奇失踪,后在相距三公里的加油站垃圾桶内发现。

2、车子后座 这是1959年时,英国的一位夫妻外出扫墓的时候,太太拍下先生坐在车上等她的照片。

而男生的后面有着戴着眼镜的人影,而且当照片洗出来后,太太就说这是她的妈妈。

专业人员看这张照片也说并没有看到造假的痕迹~ 3、叙利亚大马士革市中心商场地下车库 从99年到03年的4年时间内,先后有19辆车相继撞在该商场地下车库C区的墙上,并且无一车主生还。

该墙面至今完好无损,只有轻微摩擦痕迹。

4、去世的爷爷 在97年时,这位奶奶和家人一起去野外玩,而孙女替奶奶拍了一张照片,但却在照片中竟然看到一位老人家在奶奶后面站着!但孙女说当时照相的时候,后面并没有任何人,直到过了3年后他们才注意到这张照片,而且照片中的爷爷早在84年就去世了! 5、1993年香港广告 轰动香港的93年广九铁路广告!大概是最多人亲眼见鬼的事情了~~广九铁路广告闹鬼事件:导演深夜看电视重播旧片,发现广告中出现以下诡异的画面:7个小朋友肩搭肩玩火车游戏,队伍中间多了一人......这也成为了近代中国史上最著名的灵异事件之一。

6、新西兰惠灵顿北部附近的别墅区私家车库 当地富豪坐拥20多辆豪车,并单独为豪车修建了一个特别大的车库。

但凡在其家中8号车库停过的车辆(不管是自己的车或其他车辆),出门必见血光。

7、德国纽伦堡湿地公园车位 一对情侣将车辆停在公园某停车位,突然车位地面下陷30米。

警方连夜挖掘,完全没有任何车辆迹象,连人带车一起离奇失踪。

8、长江2次突然断流 公元1342年,江苏省泰兴县(现在泰兴市)内,千万年从未断流的长江水一夜之间忽然枯竭见底,次日沿岸居民纷纷下江拾取遗物。

突然江潮骤然而至,淹死了很多人。

1954年1月13日下午4时许,这一奇怪现象在泰兴县再度出现。

当时,天色苍黄,江水突然出现枯竭断流,江上的航轮搁浅,历经两个多小时,江水汹涌而下…… 9、美国田纳西州监狱车库 每次这个监狱的死刑犯人在行刑后,尸体都会出现在典狱长的汽车后箱内。

典狱长为此不得不把汽车停在广场上,但死刑犯的尸体还是会直接躺在车库正中间。

此后该监狱邀请了牧师,在每次行刑前进行祷告,在此之后,尸体才没有无端消失。

10、英国皇家空军中队 英国皇家空军中队的照片,照片是很快意识到,这不是一个普通的图片中的球队。

他的队友身后,是一个死者弗雷迪杰克逊。

杰克逊是英国皇家空军机械师,在一次空气螺旋桨飞机事故中丧生。

在一些照片中其他人证实,它实际上杰克逊的脸在画面的背景。

十分奇怪的北极极光究竟是怎么形成

极光的出现可能和太阳带电粒子有关。

极光这个名词应该很多人都听说过,这是出现在我我们地球北极一种非常美丽而且神秘的现象,每当极光降临的时候,可以看到天边有着五颜六色的光线,虽然北极十分的遥远,但是每年都会有着几十万游客从世界的各个国家奔向北极,就是为了亲眼看一看极光,虽然科学家们对于极光进行了很多年的研究,但是现在为止都还没有研究出极光到底是怎么形成的。

挪威特罗姆瑟的极光猎人埃里克裹紧羽绒服,将相机对准夜空。

突然,一道翡翠绿的极光如巨蟒般撕裂黑暗,却在瞬间扭曲成诡异的螺旋状,紧接着紫红色光带如瀑布倒悬,甚至在地面投射出肉眼可见的阴影。

“这根本不像教科书里的极光!”埃里克盯着取景框喃喃自语。

2024年11月,这场持续47分钟的“超现实极光秀”被全球300多万网友直播围观,也揭开了人类对极光认知的新篇章——我们看到的,或许只是宇宙能量在地球大气层写下的“量子密码”。

太阳风暴的“远程操控”:从日冕物质抛射到极光爆发极光的诞生始于一场跨越1.5亿公里的“太空接力”。

2024年3月,NASA的帕克太阳探测器首次捕捉到日冕物质抛射(CME)的完整过程:超过10亿吨的带电粒子以每秒2000公里的速度冲向地球,相当于每秒引爆40颗广岛原子弹的能量。

当这些“太阳子弹”抵达地球时,首先遭遇的是由地核液态铁流动产生的“保护盾”——地磁场。

“地磁场就像一个巨大的漏斗。

”挪威特罗姆瑟大学空间物理学家玛雅·奥尔森解释道。

2024年《天体物理学杂志》发表的模拟数据显示,当CME撞击地磁场时,会在极区上空300-1000公里处形成直径超过地球直径3倍的“极光卵”。

在这个区域内,带电粒子沿着磁力线高速冲入大气层,与氧、氮原子碰撞,激发出人类眼中的极光。

但2024年11月的异常极光证明,这个“漏斗模型”过于简化。

欧洲空间局(ESA)的“集群”卫星群检测到,当时有3股不同方向的太阳风同时冲击地磁场,导致磁力线在北极上空形成复杂的“扭结结构”。

这种扰动使极光形态从传统的弧状突变为螺旋状,甚至出现类似“极光漩涡”的全新形态。

案例一:2024年11月“量子极光”事件——大气层中的全息投影?当埃里克在挪威拍摄到螺旋极光时,加拿大黄刀镇的极光观测站正记录着更诡异的景象:极光带突然分裂成数十道细线,如同被无形的手拨动的琴弦,随后这些光线开始以每秒17次的频率闪烁,恰好与太阳风中氦离子的震荡频率同步。

“这像是太阳风在地球大气层中写下的‘摩斯密码’。

”美国国家大气研究中心(NCAR)的极光专家大卫·陈团队通过超级计算机模拟发现,当特定频率的太阳风波与电离层中的等离子体波共振时,会激发出一种名为“极光量子态”的新现象。

2024年12月《科学》杂志发表的论文显示,这种共振可使极光亮度提升300%,并产生传统模型无法解释的几何结构。

案例二:2023年“血色极光”谜团——氮分子的“叛变”2023年9月,芬兰拉普兰地区出现持续3小时的深红色极光,其强度是普通红极光的15倍。

传统理论认为,红极光由80-200公里高空的氧原子在低能激发下产生,但卫星检测显示,此次极光中氮分子的贡献率高达62%。

“氮分子通常只产生紫或粉色极光,这次它们似乎‘偷师’了氧原子的发光技巧。

”瑞典空间物理研究所的艾琳·索德伯格团队通过分析极光光谱发现,异常强烈的太阳风剥离了氮分子外层电子,使其进入一种名为“里德堡态”的高能状态。

在这种状态下,氮分子能发出波长630纳米的红光——这正是氧原子发射红光的“专属波段”。

该发现被《自然·天文学》评为2024年度十大突破之一。

案例三:2022年“极光音爆”现象——大气层的“量子鼓掌”2022年12月,阿拉斯加费尔班克斯大学的麦克风阵列记录到极光爆发时的次声波信号,频率在0.1-20赫兹之间,恰与人类大脑α波范围重叠。

更惊人的是,当极光亮度每提升一个量级,次声波强度就增加10分贝,形成完美的对数关系。

“极光可能在‘唱歌’。

”日本东京大学地球物理学家山本健太郎提出“极光声共振”假说:当带电粒子撞击大气层时,不仅会激发光子,还会通过等离子体震荡产生压力波。

2024年ESA的“斯瓦尔巴”卫星证实,极光区域的电离层密度波动可达30%,足以引发大气层的宏观振动。

这项研究或许能解释为何因纽特人传说中极光会“发出沙沙声”。

最新探索:量子纠缠与极光颜色调控?2024年10月,中国“嫦娥七号”任务公布了一项颠覆性发现:月球表面检测到的极光相关粒子流,竟与地球极光存在量子纠缠迹象。

虽然这一结论尚存争议,但已引发科学界对极光形成机制的重新思考。

“我们可能低估了空间等离子体的量子特性。

”中科院国家空间科学中心主任王赤院士指出,2024年新建成的“子午工程二期”环北极监测网显示,极光区域的电子相干时间比预期长3个数量级,这意味着带电粒子可能以量子纠缠态集体运动。

如果证实,这将彻底改变人类对极光能量传输方式的认知。

网友热议:极光是宇宙的“表情包”还是“警告信号”?@北极熊观察员:“我在加拿大看到过绿色极光突然变成蓝色,像被谁调了色温。

现在才知道那是氮分子在‘抢戏’。

”@量子物理爱好者:“如果极光真是量子纠缠现象,那我们看到的可能是1.5亿公里外太阳表面的‘实时直播’?”@环保主义者:“2024年极光频率比20年前增加了40%,这和地球磁场减弱有关吗?我们的‘保护盾’正在失效?”@摄影发烧友:“以前追求极光的形状,现在得调快门速度捕捉‘量子闪烁’。

我的相机都快跟不上科学发现的节奏了!”@科幻作家:“极光会不会是高级文明向地球发送的‘二维码’?毕竟它同时包含光、声、电磁多重信息。

”当埃里克收拾器材准备离开时,夜空突然炸开一片银蓝色极光,如同无数DNA链在黑暗中旋转。

他突然想起玛雅教授的话:“我们看到的极光,是太阳与地球在1.5亿公里外签下的‘能量契约’,而人类才刚刚读懂第一页。

”或许正如2024年国际极光研讨会达成的共识:每道极光都是宇宙写给地球的情书,而我们终将在量子层面,听懂那些闪烁的光语。

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