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极光的艳丽颜色从何而来?小小粒子有贡献
2019-07-19 06:43:47

  极光的艳丽色彩从何而来?小小粒子有贡献

  身边的天文学

  美国女航天员克里斯蒂娜H科赫(Christina H. Koch)是单次在太空停留时刻最长的女人。近来,她在交际媒体发布的一张相片遭到颇多重视——在国际空间站上拍照的星轨相片。 这并非克里斯蒂娜H科赫第一次发布在空间站创造的拍照著作。本年6月,她在国际空间站拍照的极光相片也吸粉很多。

  极光一般呈现在地球南北南北极邻近地区夜间的高空中。它自古就因为艳丽多彩而被留心、调查和记载。克里斯蒂娜H科赫拍照的极光相片呈现出绿色的光辉。人们也曾观测到赤色、蓝色等其他色彩的极光,乃至一起搀杂不同的色彩。

  那么,极光为什么会有不极光的艳丽颜色从何而来?小小粒子有贡献同的色彩?不同的色彩背面又是什么不同的物理进程?

  高空微观粒子的能量跃迁游戏

  一般以为,极光是太空(太阳风或地球磁层)中的高能带电粒子进入极区邻近的高层大气引发的自然现象。它因为会集呈现在南北极邻近被称为极光。呈现在南极的被称为南极光,呈现在北极的被称为北极光。极光常常呈带状、弧状、幕状、放射状。这些形状有时安稳,有时接连在改动。

  近代的量子力学以为,微观粒子的能量常常是一份一份的,也便是“量子”,而不是接连改动的。依照量子力学基本原理,分子按其极光的艳丽颜色从何而来?小小粒子有贡献内部运动状况的不同,可处于不同的能态,每一能态具有必定的能量。能量最低的态称为基态,能量高于基态的称为激起态。它们构成分子内部的各能级,高能量的激起态可跃迁到较低的能态,能量较低的能态也可吸收必定的能量跃迁到能量较高的激起态。电子激起态与基态之间呈现跃迁,就会有吸收或发射特定波长的光,发生分子的电子光谱,别离对应着吸收光谱和发射光谱。

  一言以蔽之,分子(也包括原子等)可以吸收或发射特定波长的光来改动能量状况。咱们地球的大气,越往高空越淡薄,高空的分子、原子等吸收能量和开释能量的进程可以发光,就会发生极光。而光的色彩与光波长有关,故而极光的色彩会与这种进程有关。

  绿色为最常见极光色彩

  绿色的极光最为常见,但极光的色彩并不是只要绿色。

  这就涉及到大气的电离和复合进程。在太阳紫外线、宇宙射线等的效果下,有些空气分子因失掉电子而带正电,成为正离子;有些分子取得电子而带负电,成为负离子。这种中性大气分极光的艳丽颜色从何而来?小小粒子有贡献子取得电荷的进程,称为大气电离。这些离子、电子等带电粒子又或许在磕碰后从极光的艳丽颜色从何而来?小小粒子有贡献头变成中性,这种进程叫做复合。

  跟着海拔高度增高,大气逐步淡薄,乃至不同成分别离,呈现以氧分子(O2)乃极光的艳丽颜色从何而来?小小粒子有贡献至氧原子(O)、氮氧化物分子(NO)为主的高度。再经过这些电离等进程,呈现一些带电粒子,包括氧离子(O+)、羟基自由基(OH-)等。

  在最高海拔处,以原子氧为主,受激起的原子极光的艳丽颜色从何而来?小小粒子有贡献氧(O)跃迁经常发射波长为630纳米的光,呈现赤色,极光的色彩就会呈现出赤色。因为原子氧浓度很低,而人眼对这个波长的光的灵敏度低,所以只要在太阳活动很激烈的时期,才干看到赤色的极光。

  当海拔高度较低时,粒子磕碰频频,按捺了构成红光的进程,受激起的分子氮(N2)经过磕碰将能量传递给氧原子(O),此刻微观粒子的跃迁会发射波长为555.7纳米的光,极光首要呈现出绿色。

  而当在这种情况下微观粒子跃迁较为陡峭时,发射出的光波长仅为428纳米,呈现出的便是蓝色。

  更为稀有的粉赤色或黄色的极光是由绿光和红光的进程按必定份额混合,一起效果而成。

  因为赤色、绿色和蓝色是色彩加性组成的首要色彩,所以上述这些进程结合之后,理论上有或许呈现简直任何色彩的极光。不过以上几个色彩是首要的。

  别的,极光也包括红外线和紫外线,不过它们都不是咱们的肉眼可以辨认的了。(作者系中科院国家空间科学中心助理研究员)