北极光是怎么形成的?不讲术语的科学
示意图:昏暗山丘上空的绿色极光。 Lapland Handbook Staff · 我们如何调查
简短回答
北极光是高层大气在发光。从太阳带来的能量储存在地球磁场里,一阵一阵地释放出来,磁场把它向下引向磁极周围的一个环带,在那里让空气发光。拉普兰正处在这个环带之下,所以那里如此频繁地看到极光。由于光在远高于天气的地方,晴朗的天空比你在地面上能做的任何事都重要。“aurora borealis”和“北极光”是同一样东西的两个名字。
简短的版本一句话就能说完:来自太阳的粒子在地球磁场的引导下撞上高层大气,让其中的气体发光。这句话的每一部分,都解释了你在拉普兰夜里外出时会注意到的某件事,所以值得一部分一部分地看。
太阳提供能量
太阳不断向外送出一股带电粒子流,也就是太阳风。它遇到地球磁场时,可能会把能量留在那里,能量不断积累,直到被释放,其中很多像雨一样落进大气,成为极光。1 太阳不时抛出的大团物质,即日冕物质抛射,给磁场充入的能量可能远远多于稳定的粒子流。1
这就是为什么极光一阵一阵地来去,而不是整夜稳定地亮着:你看到的是被释放出来的储存能量,而不是反射的阳光。
磁场决定在哪里
释放出来的能量并不是均匀落下的。粒子在磁场的夜侧被加速,再顺着磁场向两极落下,所以极光形成两个环,各以一个磁极为中心。最好的观赏位置是在其中一个环的下方,大约在纬度 60 度到 75 度之间。2
芬兰拉普兰就在这条带子里(罗瓦涅米位于北极圈上),正是这一点,而不是寒冷或黑暗,让极光成了拉普兰的事。芬兰南部处在环带的边缘,所以从赫尔辛基看到它需要一个异常强的夜晚。
罗瓦涅米 18 家运营商的猫途鹰评分
由高到低 Nordic Unique Travels 4.5 Arctic Circle Snowmobile Park 4.3 Arctic Circle Husky Park 4.2 低于 4 分 4.0 4.5 5.0
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空气发出光
光芒本身来自粒子撞击高层大气中的氧和氮,通常在 80 到 500 公里的高处。2 每种气体在自己的高度发出自己的颜色:熟悉的绿色是氧,大约在 100 到 200 公里高。1
天气发生在远低于那里的地方。极光总在云层之上,从不在云里或云下,所以晴朗的天空是地面上决定你能不能看到它的唯一条件。
aurora borealis 还是北极光?
同一样东西。Aurora 是拉丁语的“黎明”,也是罗马黎明女神的名字,所以 aurora borealis 意思是“北方的黎明”;南方的对应者是 aurora australis,即南极光。1 旅游运营商和预报把这两个名字混着用,本站也一样。
为什么没有人能向你保证一场极光
把这三步放在一起,不确定性就是与生俱来的。储存能量的释放没有时间表,芬兰气象研究所直截了当地说,极光永远无法准确预测。3 能测量的是磁场此刻受扰动的程度,而如何看懂罗瓦涅米的极光预报会告诉你怎样把它变成关于今晚的决定。
Questions people ask
要看北极光,天气一定得冷吗?
不必。冷和极光本身毫无关系,极光发生在远高于任何天气的地方。人们注意到的是,最冷的夜晚往往是晴朗的夜晚,因为云层会把热量留住,而正是晴朗的天空让你看得见那道光。温和的晴夜和冰冷的晴夜一样好,而云层下的严寒之夜什么也不会让你看到。
北极光会发出声音吗?
很久以来一直有人说在强烈的极光下听到噼啪声,而阿尔托大学的声学研究者 Unto K. Laine 录下了砰砰声和噼啪声,并把声源定位在离地面约七十米的高处。他的解释是,电荷在一层气温随高度变化的空气中积聚,并在磁暴期间释放出来。这是一位研究者的设想,而不是定论,而且大多数极光是无声的。
同一时间南边也有吗?
有。极光形成两个椭圆环,各围绕一个磁极,所以照亮拉普兰天空的同一场活动也会照亮遥远的南方。南方的极光叫做 aurora australis,即南极光。很少有人看到它,因为南边那个椭圆环下面大部分是南极洲和它周围的开阔海洋,这也是为什么北极光是这对极光里出名的那一半。
撰文
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