电子与气体碰撞产生，上亿闪光重叠，地球是唯一存在极光的星球？

发布者：一叶扁舟 2023-7-14 22:30

宇航员佩斯凯在北美上空拍摄了令人惊叹的极光照片，这是太阳喷发的X级太阳耀斑所引起的强烈现象，极光出现在太阳系内外的行星、卫星和其他天体的天空，涵盖了从X射线到无线电的广泛波长范围。

是什么原因导致地球上出现极光？

太阳风充满了带电粒子，带电粒子与地球的保护性磁屏蔽层发生相互作用，被地球的磁场拖向两极，这些带电电子与大气粒子碰撞并释放出足够的能量，将大气粒子激发到更高的能级，当激发的大气粒子返回原始能级时就发出了可见光光子，形成了极光。

而大部分人所熟知的绿色极光就是由电子与介于约高空一百公里至三百公里的氧粒子碰撞产生的，更罕见的红色极光是由地球大气层高处的电子与氧气碰撞产生的，高度范围大约在三百公里至四百公里，而紫粉红色极光是由电子与氮气碰撞产生的。

数十亿次间歇性闪光的累积形成了人们眼中的极光，极光现象沿着一直变形的磁力线发生，并在天空中形成了舞动的极光带。这些华丽的极光景象让人们惊叹，而且还为科学家研究其他天体大气层及太阳风中粒子的相互作用提供了重要帮助。

值得一提的是，地球上的极光不仅出现在夜间，在白天，磁层中的质子与大气中的氢原子碰撞并发射X射线形成不可见的白天极光，虽然人类肉眼无法看见X射线，但天空中真实存在着许多条看不见的极光带。

极光事件

1859年卡灵顿事件是在1859年9月1日，第10太阳周期期间的一场强大地磁风暴。这场风暴造成了强烈的极光，并对电报系统造成严重破坏，英国天文学家卡灵顿和霍奇森观测与记录了这件事，并认为这是由太阳耀斑爆发，太阳物质抛射与大气层相撞引起的。

在1989年3月13日的魁北克黑色星期五事件中，一次大规模的太阳风暴影响了北美地区的电力系统，导致6百万人失去电力供应长达9个小时以上，造成了短波无线电干扰，从欧洲到俄罗斯的无线电信号中断，强磁产生的极光让人们误以为受到了核打击。

2004年，火星快车上的火星大气调查和特性光谱仪在火星上探测到了极光，这些极光位于东经52°，南纬30°，极光带的总面积约为8公里，处于海拔约95公里的上空，这正是原先定位到的磁场最强的区域，这印证了极光是在磁场的作用下产生的观点。

第一个太阳系外极光于2015年在褐矮星上空发现。它的红色极光比地球北极光亮一百万倍，这意味着恒星风可能正在剥离褐矮星表面的物质以产生自己的电子。也有一种可能，矮星周围尚未被发现的天体正在抛出物质，就像木星及其卫星木卫一的情况一样。

其他行星的极光

在太阳系中，许多行星和卫星都有着令人惊叹的极光景观。比如火星没有全球磁场，但南半球存在局部磁层，产生了蓝紫色的极光，此外，火星还有日侧质子极光，这是由太阳抛射的质子推动氢离子撞击大气层上的其他粒子而形成。

木星有着太阳系中最壮观的极光。这颗巨行星的巨大尺寸和快速的旋转产生了一个约比地球大20000倍的磁层，它加速电子深入木星的大气层，这些电子与氢等粒子碰撞，产生了蓝色调的南北极光。

木星的极光也受到其火山卫星木卫一的影响，木卫一主要有硫和氧气，形成绿色和橙色的极光带。木星的磁层还加速电子和质子进入其其他卫星的大气层，与不同卫星的气体碰撞，产生各种颜色的极光带，包括绿色、橙色和混合色调。

土星有着椭圆形的极光带，这些极光带由太阳风和磁层驱动，土星大气中许多产生极光的粒子来自其八十二颗之多的冰卫星和庞大星环中的尘埃，土星向外发出表现为无线电波的极光，这是因为土星大气层主要含有氢。

天王星上也有极光，科学家通过太空望远镜的观察发现，天王星上存在着奇特的白色极光，但由于距离太远，观测较少，数据有限，加上天王星磁场相对于其自旋轴为特殊的60度倾斜，这使得科学家难以推测其几何形状。

太阳系并不是唯一拥有极光的地方，天文学家已经探测到太阳系外星球的无线电发射，其中一些发射的波也是极光。这些星球包括具有非常强磁场的太阳系外天体，例如褐矮星和红矮星，包括已经探测到的我们第二接近的恒星比邻星。