極光從何而來?

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


太陽正在升溫,我們可以在地球上看到結果。在整個北半球,近來已經可以看到奇妙的光芒,並且隨著太陽朝其磁活動高峰期邁進,這些事件的頻率只會增加。

鑑於這種情況(並非雙關語),我認為一篇關於極光發生過程的文章是合適的。

目前太陽究竟發生了什麼?


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太陽經歷週期,每個週期持續約 11 年。在此週期中,其磁場先增強然後再次減弱。太陽的磁場是其“活動”的來源——該術語描述了太陽現象,例如太陽黑子、光斑和日珥。活動也可以以日冕物質拋射 (CME) 的形式出現。這些是巨大的物質氣泡,直徑是太陽直徑的幾倍,它們會爆炸到太空中,釋放出數十億噸帶電粒子或等離子體。

幾年前,太陽的活動處於異常低且持續時間長的最小值,但從那時起,它一直在增加,我們正朝著2013 年初的峰值前進。這意味著更多的活動即將到來:在太陽活動極小期附近,我們每週會遇到大約一次 CME,而在極大期附近,這個數字會增加到每天兩到三次

這與北極光有什麼關係?

北極光(又名北極 Aurora)是在磁北極附近看到的綠色,有時是紅色光的驚人展示,它們是由 CME 引起的。它們的南方對應物發生在南極附近,被稱為南極光。

在 CME 從太陽爆發後,它可以與太陽風相互作用並引起巨大的行星際衝擊波,衝擊波會繼續到達地球。當來自太陽風的粒子到達地球時,它們會沿著我們地球的磁場線向下傳遞,最終加速朝向磁北極和磁南極。然後,這些粒子與我們大氣層中的原子和分子相互作用並激發它們,導致它們釋放光子。正是這些光子構成了我們在極光期間在天空中看到的光。

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這篇 BBC 新聞文章很好地說明了太陽風與地球磁場的相互作用。

這篇文章是2010 年 8 月出現在我的舊部落格上的一篇文章的略微修改版本。

Kelly Oakes has a master's degree in science communication and a degree in physics, both from Imperial College London. She started this blog so she could share some amazing stories about space, astrophysics, particle physics and more with other people, and partly so she could explore those stories herself.

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