極光一般呈帶狀、帷幕狀、弧形和放射狀，這些形狀有時穩定，有時不斷變化。 但是極光是如何形成的呢？我帶你去看看。
極光是如何形成的
長期以來，極光形成的機制一直沒有得到令人滿意的解釋。 在相當長的一段時間裡，人們認為極光可能是由三個原因形成的。 一種觀點認為，極光是在地球外點燃的火，之所以能看到極光，是因為北極地區靠近地球邊緣。 另一種觀點認為，極光是太陽日落後紅太陽反射的光芒。 還有一種說法認為，極地地區富含冰雪，白天吸收陽光，儲存起來，晚上釋放出來，這就是極光。 總之，眾說紛紜，沒有明確的結論。 直到20世紀60年代，地面觀測與衛星、火箭探測到的資料相結合，才逐漸形成了對極光的物理描述。
現在人們認識到，極光一方面與地球高空大氣層與地磁場的大規模相互作用有關，另一方面與太陽噴發產生的高速帶電粒子流有關，通常被稱為太陽風。 由此可見，極光形成的必要條件是大氣、磁場、太陽風，這些都缺一不可。 太陽系中的其他行星，如木星和水星，具有這三個條件，在它們周圍也會產生極光，這已被實際觀測的事實所證明。
地磁場分布在地球周圍，被太陽風包裹，形成木槌狀膠體，學名磁層。 為了使它更直觀，讓我們使用這個類比。 把磁層想象成乙個巨大的電視映象管，它將高空進入大氣層的太陽風粒子流聚集成一束光束，聚焦在地磁場的極區，也就是映象管的螢光屏，極光是電視螢幕上的運動影象。 然而，這裡的電視螢幕不是 18 或 24 英吋，而是直徑 4,000 公里的極地大氣層。 通常，地面上的觀看者只能在某處看到圖片的 l 50。 在電視映象管中，電子束照射到電視螢幕上，因為它塗有一種發光物質，可以發光並將其顯示為影象。 同樣，當來自太空的電子束撞擊極地地區的高層大氣時，它會激發大氣中的分子和原子，使光發光，人們看到極光的影象顯示。 在電視映象管中，一對電極和乙個電磁鐵作用在電子束上以產生並形成運動影象。 當極光發生時，極光的顯示和運動是由電場調製的粒子束和磁層中磁場的變化引起的。
極光不僅是一種光學現象，而且是一種可以用雷達探測和研究的無線電現象，它還會發出一定的無線電波。 也有人說極光可以發出各種聲音。 極光不僅是科學研究的重要課題，而且對無線電通訊、長電纜通訊、長管道和輸電線路等許多實際工程專案也有直接影響。 極光還可以影響氣候和生物過程。 當然，關於極光還有很多未解之謎。
北極光被認為是自然界中最美麗的奇觀之一。 如果我們乘坐宇宙飛船飛越地球的北極和南極，從遠處看地球，我們會看到地球磁極周圍有乙個閃亮的光環，這被稱為極光蛋。 因為它們在太陽的一側略微扁平，在面向太陽的一側略微拉伸，所以它們呈現出蛋狀的形狀。 極光蛋處於不斷變化之中，時而明亮，時而暗暗，時而向赤道延伸，時而向兩極收縮。 午夜的光環似乎是最寬闊、最明亮的。
長期觀測結果表明，極光最常發生的地方是南北磁緯67度附近的兩個環形區域，分別稱為南極光區和北極光區。 極光區幾乎每天都有活動發生。 與低緯度地區相比，被極光蛋包圍的內部區域（通常稱為極光區域）不太可能發生。 極光在中低緯度地區很少見，尤其是在赤道附近，但這並不意味著它們根本不可見。 2024年2月10日晚上，在熱帶地區可以看到乙個非常大的極光，並顯示出鮮豔的紅色。 這些極光通常與非常大的太陽耀斑和強烈的地磁暴有關。
極光觀測地點：
大多數極光發生在地球上空90,130公里處。 美國匹茲堡的磁緯度很高，看到極光的幾率比北京要好得多。 2024年11月7日傍晚，匹茲堡出現了更強的極光。 肉眼可以看到綠色和紅色。 2024年11月20日傍晚，極光出現在匹茲堡南部地平線上，一小時後消退。 半夜，它再次出現在北方的低空。2003 年 10 月 30 日匹茲堡的北極光仍然可以看到紅色，儘管它位於光汙染嚴重的城市。 但有些極光要高得多。 2024年，北極光的高度為160公里，寬度超過4,800公里。 地平線上的城市燈光和高樓大廈可能會擋住路，因此只有在鄉村的空曠地區才能看到極光的最佳景象。 在加拿大邱吉爾城，每年有 300 個夜晚可以看到北極光在盧裡達州，平均每年只能看到大約 4 次。 漠河，我國最北端，也是極光的好地方。 18世紀中葉，瑞典地球物理天文台的科學家發現，當天文台觀測極光時，地面上指南針的指標會不規則地變化多達1度。
與此同時，倫敦的地磁天文台也記錄了類似的現象。 由此，他們認為極光的出現與地磁場的變化有關。 事實證明，極光是太陽風與地球磁場相互作用的結果。 太陽風是太陽噴射出的帶電粒子，當它吹到地球上空時，會受到地球磁場的影響。 高層大氣由多種氣體組成，不同元素的氣體轟擊發出的光的正面顏色不同。 例如，氧氣在激發時發出綠光和紅光，氮氣在激發時發出紫光，氬氣激發時發出藍光，因此極光絢麗多變。
科學家們已經了解到，地球的磁場是不對稱的。 在太陽風的吹拂下，它變成了某種東西"精簡"。也就是說，面向太陽的磁力線被大大壓縮，在相反的方向上，地球的一條長長的彗星狀磁尾被拉動。 磁尾的長度至少為1000個地球半徑。 由於與日地空間的行星際磁場耦合，在變形地球磁場的兩極外形成了磁場強度很弱的狹窄極點區域。 因為等離子夾具"凍結"磁力線，使太陽風粒子不能穿過地球的磁場，而只能通過極端區域進入地球的磁尾。 當太陽活動發生劇烈變化時，例如耀斑爆發，它通常會在地球磁層中引起亞風暴。 然後，這些帶電粒子被加速並沿著磁力線移動。 這些帶電粒子從極地地區注入地球，撞擊高層大氣中的氣體分子和原子，導致後者被激發——去激發和發光。 不同的分子和原子產生不同顏色的光，這些單色光混合在一起，形成五顏六色的極光。 事實上，人們看到的極光主要是由帶電粒子流中的電子引起的。 此外，極光的顏色和強度還取決於沉積粒子的能量和數量。 用乙個比喻來比喻，可以說極光活動就像乙個磁層活動的電視直播螢幕。 沉降粒子是電視機的電子束，地球大氣層是電視螢幕。 地球磁場是電子束定向磁場。 科學家們從這個大型天然電視機上獲得了大量關於日地空間磁層和電磁活動的資訊。 極光的形成與太陽活動密切相關。 在太陽活動最活躍的一年中，您可以看到比平時更壯觀的極光。 您也可以幸運地在許多以前從未見過的低緯度地區看到極光。 2024年4月6日晚上，在歐美大陸的北部，出現了極光景象。 極光通常在地球北半球不可見，甚至在美國南部佛羅里達州的大片地區以及德國中部和南部也能看到極光。
那天晚上，紅、藍、綠的燈光充斥著夜空，場面壯觀。 雖然這是難得的福氣，但原本沉悶的天空中突然出現絢麗的色彩，卻引起了不少地區的恐慌。 據德國波鴻天文台台長卡明斯基介紹，當晚德國萊茵河地區以北的警察局和天文台繼續被訪問，甚至有人懷疑又發生了一次毒氣洩漏。 極光是由位於160公里外高度的太陽觀測太空飛行器ACE發現的，並發布了預測。 北京時間4月7日凌晨0時30分，ACE飛船發現一向太陽風攜帶強大的帶電粒子經過，太陽風突然加速，速度從每秒375公里提高到每秒600公里。