“科普·攝影·百科”問(wèn)答大擂臺(tái)

“科普·攝影·百科”問(wèn)答大擂臺(tái)啟動(dòng)以來(lái)，全國(guó)各地的參賽者“來(lái)勢(shì)兇猛”，科普擂主也“見招拆招”。從本期開始，我們將篩選一些精彩問(wèn)答來(lái)分享給大家！

一拍

拍攝時(shí)間：2018年2月5日

拍攝地點(diǎn)：美國(guó)阿拉斯加州費(fèi)爾班克斯

作品名稱：極光幻影

拍攝者：肖亦辰（13歲 北京市朝陽(yáng)區(qū)八十中）

攝影教師：王景虎

拍攝工具：尼康D7200

二記

在地球南北兩極地區(qū)，夜空中時(shí)常會(huì)有璀璨壯麗、千變?nèi)f化的美麗光帶劃過(guò)，人們將這些光帶稱為“極光”。在費(fèi)爾班克斯地區(qū)，每年冬天是觀看北極光的最好時(shí)間。我每天晚上10點(diǎn)鐘到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)，準(zhǔn)備捕捉極光。當(dāng)極光出現(xiàn)在天幕中的時(shí)候，整個(gè)夜空籠罩在綠色光帶之下。

三問(wèn) 極光為什么大多都是綠色的？

一般認(rèn)為，極光的形成與太陽(yáng)的活動(dòng)、地球磁場(chǎng)以及高空大氣等諸多因素都有關(guān)系，而太陽(yáng)是極光之源。太陽(yáng)的主要成分—?dú)浜秃み@兩種元素發(fā)生了復(fù)雜的核聚變反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成巨大的能量，并產(chǎn)生出強(qiáng)大的帶電粒子流；這些帶電粒子以極大的速度射向空間，當(dāng)它們抵達(dá)地球時(shí)，與地球大氣層外圍稀薄的氣體分子發(fā)生碰撞，就會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。

地球的磁層—實(shí)際上是用地球磁場(chǎng)的磁力線編織起來(lái)的“保護(hù)傘”—包裹著整個(gè)地球，保護(hù)著地球上的生物，使其免受太陽(yáng)風(fēng)粒子的襲擊。不過(guò)在南北極的上空，這張“網(wǎng)”出現(xiàn)了較大的“間隙”，使得一部分太陽(yáng)風(fēng)乘虛而入，這就是為什么極光現(xiàn)象多發(fā)生于兩極地區(qū)的上空。

大氣層中的不同氣體成分在帶電粒子的作用下，發(fā)出的光的顏色各不相同，所以極光才會(huì)絢麗多彩?？墒?，絢麗的極光還是以綠色多見。這是因?yàn)榇髿庵袣怏w成分雖多，但仍以氮?dú)夂脱鯕鉃橹鳎叩目偤驼嫉搅说厍虼髿鈱拥?9%，因此決定極光顏色的主要就是氮?dú)夂脱鯕?。在正常狀態(tài)下，氧原子的電子處于最低能級(jí)，即電子在離核最近的軌道上運(yùn)行。然而，當(dāng)來(lái)自太陽(yáng)的高能粒子撞擊地球大氣層頂部的氧原子時(shí)，內(nèi)層電子就能從中獲取能量，躍遷至能級(jí)更高的軌道。這種狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)，是極不穩(wěn)定的。處于激發(fā)態(tài)的電子很容易回到靠近原子核的軌道上，并將此前獲得的能量重新釋放出來(lái)。

在距離地面10萬(wàn)～15萬(wàn)米的高空中，被激發(fā)的電子在回到靠近原子核的軌道之前，還可以逗留在一個(gè)亞穩(wěn)定的狀態(tài)（第一激發(fā)態(tài)），并放出綠光。所以，在中等海拔的地方，極光多以綠色為主；而在高海拔的地方，極光多以紅色為主；在低海拔的地方，極光多以紅色或藍(lán)色為主。

走進(jìn)科普基地？—國(guó)家天文臺(tái)

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