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1#
發表於 2005-12-3 12:14 PM
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人類觀賞極光已經有數千年的歷史了,不過,一個根本的問題是,極光是如何產生的?太陽似乎是極光產生的原因之一。數十年來,太空科學家已經知道,在太陽活動較為旺盛的時候,極光的出現也較為頻繁。在地球表面,我們可以藉由觀測極光來監測太陽的活動。
許多教科書將極光的成因,歸咎於從太陽發射出的帶電粒子,受到地球磁場導引射入極區所致。有些插圖甚至直接描繪粒子如下雨般落入極區。這種說法十分符合直覺,也十分具有說服力。但是,這種解釋是不正確的。
根據過去一個世紀的研究,科學界對於極光的成因大致上已經達成共識。不過,讓人驚訝的是,幾乎所有中小學的課本,甚至某些大學普通天文學的教科書,其中對於極光的描述卻沒有按照這項共識來提供正確的成因。
1896年,挪威的物理學家伯克蘭(Kristian Birkeland)倡議,從太陽黑子來的電子形成電流,衝入地球大氣而導致極光的產生。事實上,他所提出的解釋只對了一半。後來,他的學生艾爾文(Hannes Alfven)利用英國物理學家查普曼(Sydney Chapman)於1930年代提出的關於太陽風和地球磁層(magnetosphere)的模型,指出電流不是來自太陽。根據艾爾文的理論,所謂的伯克蘭電流(Birkeland Currents)實際上來自磁尾(magnetotail)。在1940至1950年代,這項理論的爭議很大。直到1974年,藉由探險者12號(Explorer 12)衛星所得到的資料才證實了艾爾文的解釋是正確的。
現在就讓我們來看看極光究竟是如何形成的。
在太陽風的吹拂下,地球磁層會形成類似彗尾形狀的磁尾。就像一條被過分拉長而斷裂的橡皮筋會快速回彈,地尾的磁力線也會不斷發生被拉扯與重連(reconnection)的現象。在磁力線重連的過程中,磁能會轉化為粒子的動能,大量的能量會灌注到附近的帶電粒子,其中有些粒子就會沿著磁力線被加速而衝入極區。於是,這些高能粒子就在高空和氧或氮原子碰撞而產生極光。
換一個角度來看,人類就像是生活在大自然的彩色電視映像管中。地球的大氣相當於螢光幕,由磁尾來的粒子就相當於映像管中的電子。
本文的重點在於,由太陽來的粒子通常不是我們在晚上所見極光的直接來源。也就是說,許多書本或報章雜誌上的描述都是錯誤的。實際上,極光的產生是由背對太陽的磁尾中的帶電粒子加速衝入大氣所造成。
感想:
關於極光的錯誤觀念
連我都被"教科書"
騙了這麼久......
真今天才知真相 |
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