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“科普·摄影·百科”问答大擂台

2019-03-18

百科知识 2019年5期
关键词:光带百科极光

“科普·摄影·百科”问答大擂台启动以来,全国各地的参赛者“来势凶猛”,科普擂主也“见招拆招”。从本期开始,我们将筛选一些精彩问答来分享给大家!

一拍

拍摄时间:2018年2月5日

拍摄地点:美国阿拉斯加州费尔班克斯

作品名称:极光幻影

拍摄者:肖亦辰(13岁 北京市朝阳区八十中)

摄影教师:王景虎

拍摄工具:尼康D7200

二记

在地球南北两极地区,夜空中时常会有璀璨壮丽、千变万化的美丽光带划过,人们将这些光带称为“极光”。在费尔班克斯地区,每年冬天是观看北极光的最好时间。我每天晚上10点钟到达观测点,准备捕捉极光。当极光出现在天幕中的时候,整个夜空笼罩在绿色光带之下。

三问 极光为什么大多都是绿色的?

一般认为,极光的形成与太阳的活动、地球磁场以及高空大气等诸多因素都有关系,而太阳是极光之源。太阳的主要成分—氢和氦这两种元素发生了复杂的核聚变反應,转化成巨大的能量,并产生出强大的带电粒子流;这些带电粒子以极大的速度射向空间,当它们抵达地球时,与地球大气层外围稀薄的气体分子发生碰撞,就会产生发光现象。

地球的磁层—实际上是用地球磁场的磁力线编织起来的“保护伞”—包裹着整个地球,保护着地球上的生物,使其免受太阳风粒子的袭击。不过在南北极的上空,这张“网”出现了较大的“间隙”,使得一部分太阳风乘虚而入,这就是为什么极光现象多发生于两极地区的上空。

大气层中的不同气体成分在带电粒子的作用下,发出的光的颜色各不相同,所以极光才会绚丽多彩。可是,绚丽的极光还是以绿色多见。这是因为大气中气体成分虽多,但仍以氮气和氧气为主,二者的总和占到了地球大气层的99%,因此决定极光颜色的主要就是氮气和氧气。在正常状态下,氧原子的电子处于最低能级,即电子在离核最近的轨道上运行。然而,当来自太阳的高能粒子撞击地球大气层顶部的氧原子时,内层电子就能从中获取能量,跃迁至能级更高的轨道。这种状态叫作激发态,是极不稳定的。处于激发态的电子很容易回到靠近原子核的轨道上,并将此前获得的能量重新释放出来。

在距离地面10万~15万米的高空中,被激发的电子在回到靠近原子核的轨道之前,还可以逗留在一个亚稳定的状态(第一激发态),并放出绿光。所以,在中等海拔的地方,极光多以绿色为主;而在高海拔的地方,极光多以红色为主;在低海拔的地方,极光多以红色或蓝色为主。

走进科普基地?—国家天文台

以上图文为“科普·摄影·百科”问答大擂台活动来稿选登!组委会邀请科普专家亲自作答。

欢迎好奇的同学们走进大自然,“一拍、二记、三问、四答”,透过百科镜头,记录多彩自然世界,带着科学奇妙问号,闯关科普基地“问答大擂台”,PK科普名家擂主!

活动详情,关注“百科全书不知道”微信公号!

中国科学院国家天文台成立于2001年4月,总部设在北京。建有光学天文、太阳活动、月球与深空探测、空间天文与技术、计算天体物理、天文光学技术、天体结构与演化、FAST重点实验室等8个院重点实验室。在河北兴隆,北京密云、怀柔,天津武青,昆明凤凰山,丽江高美谷,澄江抚仙湖,新疆南山、奇台、喀什、乌拉斯台、巴里坤,西藏阿里、羊八井,内蒙古明安图,吉林净月潭,贵州大窝凼等地建有观测台站。国家天文台负责调试和运行国家重大科技基础设施—500米口径球面射电望远镜(FAST),运行和维护国家大科学装置—郭守敬望远镜(LAMOST),拥有一批先进的光学和射电天文观测设备。

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