電子與氣體碰撞產(chǎn)生，上億閃光重疊，地球是唯一存在極光的星球？

宇航員佩斯凱在北美上空拍攝了令人驚嘆的極光照片，這是太陽(yáng)噴發(fā)的X級(jí)太陽(yáng)耀斑所引起的強(qiáng)烈現(xiàn)象，極光出現(xiàn)在太陽(yáng)系內(nèi)外的行星、衛(wèi)星和其他天體的天空，涵蓋了從X射線到無(wú)線電的廣泛波長(zhǎng)范圍。

是什么原因?qū)е碌厍蛏铣霈F(xiàn)極光？

太陽(yáng)風(fēng)充滿了帶電粒子，帶電粒子與地球的保護(hù)性磁屏蔽層發(fā)生相互作用，被地球的磁場(chǎng)拖向兩極，這些帶電電子與大氣粒子碰撞并釋放出足夠的能量，將大氣粒子激發(fā)到更高的能級(jí)，當(dāng)激發(fā)的大氣粒子返回原始能級(jí)時(shí)就發(fā)出了可見(jiàn)光光子，形成了極光。

而大部分人所熟知的綠色極光就是由電子與介于約高空一百公里至三百公里的氧粒子碰撞產(chǎn)生的，更罕見(jiàn)的紅色極光是由地球大氣層高處的電子與氧氣碰撞產(chǎn)生的，高度范圍大約在三百公里至四百公里，而紫粉紅色極光是由電子與氮?dú)馀鲎伯a(chǎn)生的。

數(shù)十億次間歇性閃光的累積形成了人們眼中的極光，極光現(xiàn)象沿著一直變形的磁力線發(fā)生，并在天空中形成了舞動(dòng)的極光帶。這些華麗的極光景象讓人們驚嘆，而且還為科學(xué)家研究其他天體大氣層及太陽(yáng)風(fēng)中粒子的相互作用提供了重要幫助。

值得一提的是，地球上的極光不僅出現(xiàn)在夜間，在白天，磁層中的質(zhì)子與大氣中的氫原子碰撞并發(fā)射X射線形成不可見(jiàn)的白天極光，雖然人類(lèi)肉眼無(wú)法看見(jiàn)X射線，但天空中真實(shí)存在著許多條看不見(jiàn)的極光帶。

極光事件

1859年卡靈頓事件是在1859年9月1日，第10太陽(yáng)周期期間的一場(chǎng)強(qiáng)大地磁風(fēng)暴。這場(chǎng)風(fēng)暴造成了強(qiáng)烈的極光，并對(duì)電報(bào)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，英國(guó)天文學(xué)家卡靈頓和霍奇森觀測(cè)與記錄了這件事，并認(rèn)為這是由太陽(yáng)耀斑爆發(fā)，太陽(yáng)物質(zhì)拋射與大氣層相撞引起的。

在1989年3月13日的魁北克黑色星期五事件中，一次大規(guī)模的太陽(yáng)風(fēng)暴影響了北美地區(qū)的電力系統(tǒng)，導(dǎo)致6百萬(wàn)人失去電力供應(yīng)長(zhǎng)達(dá)9個(gè)小時(shí)以上，造成了短波無(wú)線電干擾，從歐洲到俄羅斯的無(wú)線電信號(hào)中斷，強(qiáng)磁產(chǎn)生的極光讓人們誤以為受到了核打擊。

2004年，火星快車(chē)上的火星大氣調(diào)查和特性光譜儀在火星上探測(cè)到了極光，這些極光位于東經(jīng)52°，南緯30°，極光帶的總面積約為8公里，處于海拔約95公里的上空，這正是原先定位到的磁場(chǎng)最強(qiáng)的區(qū)域，這印證了極光是在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的觀點(diǎn)。

第一個(gè)太陽(yáng)系外極光于2015年在褐矮星上空發(fā)現(xiàn)。它的紅色極光比地球北極光亮一百萬(wàn)倍，這意味著恒星風(fēng)可能正在剝離褐矮星表面的物質(zhì)以產(chǎn)生自己的電子。也有一種可能，矮星周?chē)�尚未被發(fā)現(xiàn)的天體正在拋出物質(zhì)，就像木星及其衛(wèi)星木衛(wèi)一的情況一樣。

其他行星的極光

在太陽(yáng)系中，許多行星和衛(wèi)星都有著令人驚嘆的極光景觀。比如火星沒(méi)有全球磁場(chǎng)，但南半球存在局部磁層，產(chǎn)生了藍(lán)紫色的極光，此外，火星還有日側(cè)質(zhì)子極光，這是由太陽(yáng)拋射的質(zhì)子推動(dòng)氫離子撞擊大氣層上的其他粒子而形成。

木星有著太陽(yáng)系中最壯觀的極光。這顆巨行星的巨大尺寸和快速的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了一個(gè)約比地球大20000倍的磁層，它加速電子深入木星的大氣層，這些電子與氫等粒子碰撞，產(chǎn)生了藍(lán)色調(diào)的南北極光。

木星的極光也受到其火山衛(wèi)星木衛(wèi)一的影響，木衛(wèi)一主要有硫和氧氣，形成綠色和橙色的極光帶。木星的磁層還加速電子和質(zhì)子進(jìn)入其其他衛(wèi)星的大氣層，與不同衛(wèi)星的氣體碰撞，產(chǎn)生各種顏色的極光帶，包括綠色、橙色和混合色調(diào)。

土星有著橢圓形的極光帶，這些極光帶由太陽(yáng)風(fēng)和磁層驅(qū)動(dòng)，土星大氣中許多產(chǎn)生極光的粒子來(lái)自其八十二顆之多的冰衛(wèi)星和龐大星環(huán)中的塵埃，土星向外發(fā)出表現(xiàn)為無(wú)線電波的極光，這是因?yàn)橥列谴髿鈱又饕�含有氫�?/p>

天王星上也有極光，科學(xué)家通過(guò)太空望遠(yuǎn)鏡的觀察發(fā)現(xiàn)，天王星上存在著奇特的白色極光，但由于距離太遠(yuǎn)，觀測(cè)較少，數(shù)據(jù)有限，加上天王星磁場(chǎng)相對(duì)于其自旋軸為特殊的60度傾斜，這使得科學(xué)家難以推測(cè)其幾何形狀。

太陽(yáng)系并不是唯一擁有極光的地方，天文學(xué)家已經(jīng)探測(cè)到太陽(yáng)系外星球的無(wú)線電發(fā)射，其中一些發(fā)射的波也是極光。這些星球包括具有非常強(qiáng)磁場(chǎng)的太陽(yáng)系外天體，例如褐矮星和紅矮星，包括已經(jīng)探測(cè)到的我們第二接近的恒星比鄰星。