北極光和南極光是如何形成的？

其實南極光和北極光的形成原理是一樣的，只是地理位置不同，所以沒有必要單獨解釋，我們統一來說一下。

南極光和北極光的形成可以用一句話來解釋：即等離子體在地球磁場中的發光。

等離子體，這個術語對大家來說並不陌生。 幾年前流行了一段時間的等離子電視，將這個概念帶入了每個人的視野。 但等離子體到底是什麼？

我們知道，乙個物體通常有三種狀態：固態、液態和氣體。 等離子體是物體存在的第四種狀態！

例如，水是一種液態、冷凍的固體冰，加熱後會變成氣體。

如果將水蒸氣加熱到足夠高的溫度，其中的水分子會被分解成自由移動的氫原子和氧原子，然後會給予少量熱量，並發生電離過程，帶負電的電子會從原子中逸出，留下帶正電的離子。

這種離子混合物可以自由移動並帶正電荷和負電荷，是等離子體。 事實上，在足夠高的溫度下，任何氣體都可以轉化為等離子體。

現在我們知道了等離子體是什麼，就很容易解釋為什麼會形成極光。

眾所周知，地球是乙個很大的磁場，南極和北極分別是地球的南極和北極。 太陽除了發光外，還發射出大量的等離子體，這些等離子體穿過浩瀚的太空到達地球，進入地球磁場。

因為等離子體帶電，會在磁場中被加速，向南極和北極匯聚，高速行進的等離子體與大氣中的各種離子碰撞，發出各種光，並且由於等離子體大量集中在南極和北極， 極光只能在南極和北極附近看到。

極光是彩色發光現象，通常發生在緯度地磁極附近區域上方的大氣中。 極光一般呈帶狀、弧形、簾狀、徑向狀，這些形狀時而穩定，時而不斷變化。 極光的產生原理和極光的分布區域：

極光是由來自太陽活躍區域的帶電高能粒子流（高達 10,000 電子伏特）激發或電離高層大氣中的分子或原子產生的。 由於地磁場，這些高能粒子被轉向極地地區，因此極光常見於高磁緯度地區。 極光通常出現在距磁極約25°至30°的範圍內，這個區域被稱為極光區。

地磁緯度45°至60°之間的區域稱為弱極光帶，地磁緯度45°以下的區域稱為微極光帶。 極光下邊界高度離地面不足100公里，最大發光點高度離地面約110公里，正常最大邊界離地面約300公里，極端情況下可達1000公里以上。 根據對極光分布的研究，極光區域的形狀不是以地磁極為中心的環，而是橢圓形。

極光的光譜線範圍約為3100 6700埃，其中最重要的光譜線是5577埃氧原子綠線，稱為極光綠線。 早在2000年前，中國就開始觀測極光，關於極光的記錄很豐富。 極光多樣多彩，形狀美麗，自然界中沒有任何現象可以與之相比。

任何一支彩色的筆都很難畫出在寒冷的極地空氣中嬉戲和變化的耀眼光芒。 有時極光出現的時間很短，就像節日的烟花在天空中閃爍，然後消失得無影無蹤; 有時它可以在天空中閃耀數小時; 有時像飄帶，有時像火焰，有時像乙個充滿色彩的大螢幕，彷彿在放映一部完整的電影，給人一種視覺審美享受。 <>

極光是北極和南極地區特有的大氣發光現象。 現代科學的發展，使人類能夠用理性的眼光看待極光，並對其進行科學的解釋。 長期以來，極光形成的機理一直沒有得到令人滿意的解釋。

在相當長的一段時間裡，人們認為極光可能由三個原因形成。 一種觀點認為，極光是在地球之外點燃的火，之所以能看到極光，是因為北極地區靠近地球邊緣。 另一種觀點認為，極光是太陽日落後紅日反射的光芒。

還有一種觀點認為，極地地區富含冰雪，白天吸收陽光，儲存陽光，晚上釋放陽光，這就是極光。 總之，有不同的意見，沒有明確的意見。 直到20世紀60年代，將地面觀測與衛星和火箭探測到的資料相結合，才逐漸形成了對極光的物理描述。

造成這種情況的原因是來自大氣層外的高能粒子（電子和質子）撞擊高層大氣中的原子的作用。 這種相互作用通常發生在地球磁極周圍的區域。 現在已知，作為太陽風一部分的帶電粒子在到達地球附近並導致它們落向磁極時會被地球磁場捕獲。

它們與氧和氮原子碰撞，擊退電子並將它們轉化為激發離子，這些離子發出不同波長的輻射，產生紅色、綠色或藍色極光的特徵顏色。 在太陽活動的高峰期，極光有時會延伸到中緯度地區，例如在美國，從北到南40度都可以看到北極光。 極光有多種形狀，例如發光的窗簾、弧線、條帶和射線。

均勻發光的極光是最穩定的形狀，有時會徘徊數小時而沒有明顯的變化。 然而，大多數其他形狀的極光通常總是表現出快速變化。 彎曲和摺疊的極光的下邊緣通常比上端更明顯。

極光最終向地球兩極退去，輝光線逐漸消失在漫射的白光天空中。 引起極光動態變化的機制仍然被充分理解。

在太陽產生的能量形式中，例如光和熱，有一種能量稱為"太陽風"。這是一股強大的帶電亞原子粒子流，可以覆蓋地球，這種太陽風在地球上空繞地球流動，以每秒約400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使粒子流偏向地球磁極，導致帶電粒子與地球高層大氣發生化學反應，形成極光。 南極地區的地層被稱為南方極光。

這種現象也可以在北極地區看到，俗稱北極光。

極光是由來自太陽的帶電粒子流進入地球磁場並在地球北極和南極附近的天空中匯聚而引起的。

極光經常出現在緯度地磁極上方的天空中，一般以帶狀、弧形、帷幕狀、徑向狀的形式出現，這些形狀時而穩定，時而不斷變化。 極光的形成有三個條件：大氣、磁場和高能帶電粒子。

北極光的特徵

1.多樣性。

北極光的特點是其多樣性，被認為是自然界中最美麗的奇觀之一。 它色彩斑斕，形狀各異，美得無比，這是由於高空天體是由多種元素組成的，不同元素被轟擊的氣體發出的光的顏色不同，所以極光絢麗多彩，變化無窮。 有時出現的時間很短，就像節日的烟花在空中閃爍，消失得無影無蹤; 有時它可以在空氣中停留數小時。

2.出場時間。

極光最有可能發生的時期是春分和秋分之前，春秋兩季的發生頻率比夏冬季更頻繁。 此外，當太陽黑子較多或太陽週期處於日冕拋射增加和太陽風增強的階段時，極光的頻率和亮度也會增加。

類別： 科學與工程帶.

分析：1）來自太陽的電子接近地磁場的偏轉和螺旋狀磁極的集中引起的收斂效應。為了通過高大氣層極薄、最冷層的放電，在大氣中引起壯觀的發光現象。

形狀有拱門、條形和霧氣等，狀態範圍從跳動、閃爍到**。 極光通常呈白色至綠色、紅色、黃色、藍色、紫色或粉紅色，持續數小時至數天。

2）為什麼極光只出現在地球的兩極？原來，地球有很強的磁場，來自太陽的帶電粒子受到地球磁場的影響，由於磁力線的收斂作用，由這些電子和正離子組成的氣體（我們稱之為等離子體）會沿著地球磁力線的方向產生向上的電場， 所以等離子體中的電子被這個電場加速，進入高緯度的電離層，所以只有射入極地的帶電粒子才能進入高層大氣產生極光。

3）地磁北極在加拿大（地磁北極距離地理北極約1200公里。 兩者由地心相交。 因此，極光在加拿大南部和美國北部很常見，在西伯利亞伏特的低磁緯度地區很少見。

北極光通常只能在較高的磁緯度上看到，但當太陽風暴強烈時，可以在稍低的磁緯度上看到。 科學家已經能夠正確地**太陽風暴的11年週期，來自太陽風暴的大量帶電粒子衝向地球，並與地磁場相互作用，產生北極光的絢麗景色。 公元第二個千年恰逢11年週期的高峰期，這也可以在稍低的磁緯度上看到。

4）位於北極的那個叫北極光，位於南極的那個叫南光，就像天使頭上的光環一樣，鑲嵌在地球南北兩極的夜空中。北極光和南極光有時會成對出現，就像鏡子裡的影象一樣。