极光的产生原因及分类

一、产生原因

极光出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光，来自地球磁层和太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。这三者缺一不可。极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。

极光一般只在南北两极的高纬度地区出现，但是2010年8月1日的太阳风暴恰好面向地球爆发，携带大量带电粒子的太阳风准确无误地“击中”地球，与地球磁场相互作用产生“磁暴”，使美国密西密歇根州、丹麦和英国等纬度稍低的地区都能够看到美丽的北极光景观。专家称，这一次的太阳风暴并没有像事先推测的那样破坏全球的卫星和电信系统，却给地球带来一场壮丽的“焰火盛会”。

极光是地球周围的一种大规模放电的过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气（>80km）时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，能量释放产生的光芒形成围绕着磁极的大圆圈，即极光。

极光最易出现的时期是春分和秋分两个节气来临之前，且春秋两季出现频率更甚夏冬。这是因为在春分和秋分两节气时地球位置与“磁索”交错最甚。另外，在太阳黑子多的时候或当太阳周期在日冕大量抛射增加和太阳风强度增强的阶段时，极光出现的频率和亮度也会增加。

二、基本分类

极光依性质可分为扩散极光和分立极光两种类型。即使在黑暗的天空中，肉眼可能还是看不见扩散极光散发出弥漫在天空中的微光和形状，但它定义出了极光带的范围。分立极光是在几乎看不见的扩散极光中能够明确看出形状的部分，肉眼很容易就能看见它们，最亮时的亮度足以在夜晚阅读书报。但分立极光还是只能在夜空中被看见，因为它的亮度还不足以在阳光下呈现。极光在极光带中出现时通常是弥漫性的光斑或弧形，且通常是在裸眼可见的程度之下。分立极光通常会显示出磁场线或像帘幕状的结构，最常见的是绿色的萤光，并且可以在数秒钟内发生变化，或是几个小时光度都不变。

按照极光的形态分类，可分为匀光弧极光、射线式光柱极光、射线式光弧光带极光、帘幕状极光、极光冕等。

按照极光观测的电磁波波段，可分为光学极光、无线电极光等。

按激光激发粒子类型，可分为电子极光、质子极光等。

按照极光发生区域，可分为极盖极光、极光带极光 、中纬极光红弧等。

现代潮流引导与推荐比照气象学来区分极光的现象，但尚未被完全认同。

三、极光形态

根据关于极光分布情况的研究，极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环状，而是卵形。极光的光谱线范围约为3100～6700埃，其中最重要的谱线是5577埃的氧原子绿线，称为极光绿线。

大多数极光出现于地球上空90-130千米处。1959年，一次北极光所测得的高度是160千米，宽度超过4800千米。但有些极光要高得多，高度可达560-1000千米以上。

四、观测区域

由于地磁场的作用，这些高能粒子转向极区，所以极光常见于高磁纬地区。在大约离磁极25°～30°的范围内常出现极光，这个区域称为极光区。在地磁纬度45°～60°之间的区域称为弱极光区，地磁纬度低于45°的区域称为微极光区。

在北半球观察到的极光称北极光，南半球观察到的极光称南极光，经常出现的地方是在南北纬度67度附近的两个环带状区域内，阿拉斯加的费尔班克斯一年之中有超过200天的极光现象，因此被称为“北极光首都”。而冰岛由于整个国家都在极光带上，也是北半球受欢迎的观测极光地点。南极光与北极光是同时变化的（可视为北极光的镜像）。在高纬度的南美洲、澳大利亚、新西兰和南极洲可以看见南极光。

小测验

例题：（17山东）下列关于极光的说法正确的是：

A.多出现在高磁纬地区上空

B.是地球所特有的现象

C.是极昼、极夜现象产生的原因

D.水汽、磁场和带电粒子是其产生的必要条件

正确答案A

解析：极光是出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚丽多彩的发光现象。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。

A项：正确，极光产生必备条件之一是高能粒子，由于地磁场的作用，这些高能粒子转向极区，所以极光常见于高磁纬地区。

B项：错误，极光不只在地球上出现，太阳系内具备大气、磁场、高能带电粒子的行星上也有极光。

C项：错误，产生极昼、极夜现象的原因是由于倾斜着的地球在沿椭圆形轨道绕太阳公转时，还绕着自身的倾斜地轴旋转。

D项：错误，极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。水汽不是极光产生的必要条件。

故正确答案为A。