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谁给了极光的壮丽色彩?绿色是最罕见颜色 起源:科技日报 日期:2019年07月19日09:57

  美国女航天员克里斯蒂娜·H·科赫(Christina H. Koch)是单次在太空滞留时光最长的女性。克日,她在交际媒体颁布的一张照片遭到颇多存眷——在国际空间站上拍摄的星轨照片。 这并非克里斯蒂娜·H·科赫第一次颁布在空间站创作的拍照作品。往年6月,她在国际空间站拍摄的极光照片也吸粉有数。

  极光平日呈现在地球南北南北极四周地域夜间的地面中。它自古就由于壮丽多彩而被留心、视察和记载。克里斯蒂娜·H·科赫拍摄的极光照片浮现出绿色的光辉。人们也曾观察到白色、蓝色等其余颜色的极光,乃至同时搀杂差别的色彩。

  那么,极光为什么会有差别的色彩?差别的色彩背地又是什么差别的物理进程?

  地面微观粒子的能量跃迁游戏

  平日以为,极光是太空(太阳风或地球磁层)中的高能带电粒子进入极区邻近的高层大气激发的天然景象。它由于会合呈现在南北极四周被称为极光。呈现在南极的被称为南极光,呈现在北极的被称为北极光。极光经常呈带状、弧状、幕状、喷射状。这些外形偶然稳定,偶然持续在变更。

  近代的量子力学以为,微观粒子的能量经常是一份一份的,也就是“量子”,而不是持续变更的。依照量子力学基础道理,分子按其外部活动状况的差别,可处于差别的能态,每一能态存在必定的能量。能量最低的态称为基态,能量高于基态的称为激起态。它们形成分子外部的各能级,高能量的激起态可跃迁到较低的能态,能量较低的能态也可接收必定的能量跃迁到能量较高的激起态。电子激起态与基态之间呈现跃迁,就会有接收或发射特定波长的光,发生分子的电子光谱,分辨对应着接收光谱和发射光谱。

  一言以蔽之,分子(也包含原子等)能够接收或发射特定波长的光来转变能量状况。咱们地球的大气,越往地面越粘稠,地面的分子、原子等接收能量和开释能量的进程能够发光,就会发生极光。而光的色彩与光波长有关,故而极光的色彩会与这种进程有关。

  绿色为最罕见极光色彩

  绿色的极光最为罕见,但极光的色彩并不是只有绿色。

  这就波及到大气的电离和复合进程。在太阳紫外线、宇宙射线等的感化下,有些氛围分子因得到电子而带正电,成为正离子;有些分子取得电子而带负电,成为负离子。这种中性大气分子取得电荷的进程,称为大气电离。这些离子、电子等带电粒子又可能在碰撞后从新酿成中性,这种进程叫做复合。

  跟着海拔高度增高,大气逐步稀薄,乃至差别身分分别,呈现以氧分子乃至氧原子、氮氧化物分子为主的高度。再经由过程这些电离等进程,呈现一些带电粒子,包含氧离子羟基自在基等。

  在最高海拔处,以原子氧为主,受激起的原子氧跃迁时常发射波长为630纳米的光,浮现白色,极光的色彩就会浮现出白色。因为原子氧浓度很低,而人眼对这个波长的光的敏锐度低,以是只有在太阳运动很激烈的时代,才干看到白色的极光。

  当海拔高度较低时,粒子碰撞频仍,克制了构成红光的进程,受激起的分子氮经由过程碰撞将能量通报给氧原子,此时微观粒子的跃迁会发射波长为555.7纳米的光,极光重要浮现出绿色。

  而当在这种情形下微观粒子跃迁较为陡峭时,发射出的光波长仅为428纳米,浮现出的就是蓝色。

  更为常见的粉白色或黄色的极光是由绿光和红光的进程按必定比例混杂,独特感化而成。

  因为白色、绿色和蓝色是色彩加性分解的重要颜色,以是上述这些进程联合之后,实践上有可能呈现简直任何色彩的极光。不外以上几个色彩是重要的。

  别的,极光也包括红外线和紫外线,不外它们都不是咱们的肉眼可能识其余了。

  (原题目:极光的壮丽色彩从何而来?小小粒子有奉献)

  (起源:科技日报 义务编纂:颜昕)



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