灵魂的舞蹈
实际上,极光产生的源头距离地球有1.5亿公里,那里是太阳。
在宇宙中,太阳算是颗比较安静的恒星。当然恒星的的平静是相对的,由于内部剧烈核聚变产生不稳定的对流,太阳有时候会发生耀斑爆发和日冕物质喷发。
我们将太阳喷射出来的物质称作太阳风。太阳风中携带着电离状态的质子、自由电子和α粒子。你知道太阳最主要的成分就是氢和氦,质子其实就是氢的原子核,而α粒子则是氦的原子核。这两种原子在太阳表面几百万摄氏度的高温下被电离,以750公里/秒的速度被吹向太空,横扫整个太阳系。
太阳耀斑和日冕物质喷发
太阳风是超音速的,它通常在几天之后到达地球,所以我们在地球上可以对它进行预报。这不仅为我们在航天器、地面电网系统等设备的保护争取了时间,也可以为你去北极欣赏极光提供参考。
太阳风具有强大的破坏力,它扒光了月球的大气,也使火星变成一颗空气稀薄的荒凉星球。当太阳风到达地球时,它携带的能量常常需要以太瓦时计算,我们之所以几十亿年来安然无恙,全依赖地球磁场和大气层的保护。
太阳风吹袭地球磁场
地磁风暴如果你问一个地球物理学家:“极光是怎么产生的?”他一定会告诉你,极光是因为地磁风暴而表现出的一种大气现象。
当太阳风吹袭地球时,它首先会遇到地球磁场的顽强抵抗。因为太阳风是带电粒子流,它会被磁场偏转,所以我们地球的磁场可以阻挡绝大部分的破坏性高能粒子。
在大多数时间里,地球的自转轴都倾斜着面对太阳,地球的磁极与地理南北极方向相反,总体上在地理南北极圈的范围之内。太阳风压迫地球磁场,会在地球向阳的一侧形成弓形激波,而在背光的一面形成长长的磁尾。
地球磁场百密一疏
地球磁场的保护并不总是密不透风,在南北极圈附近,有一圈被称为“磁尖”的区域,那些高能太阳风粒子会在太阳磁场的作用下顺着地球磁力线的方向从磁尖缝隙射向地球,直达地球大气的电离层。