极光五颜六色,各种颜色都很漂亮,被认为是自然界中最美丽的奇迹之一,但为什么极光是五颜六色的形状。 然后星座知识将揭示极光的颜色。 为什么是颜色?
为什么极光是彩色的?
极光在不同的环境、不同的气候、不同的时间、不同的颜色、科学家发现极光的颜色由以下四个因素决定。 入射粒子的能量;(2)大气中原子和分子的分布在不同的高度;(3)原子和分子在大气中的特性;(4)大气密度不均匀。 表面密度越近,密度越高。
入射粒子的能量水平决定了粒子进入大气的深度,从而确定了极光的高度。 随着高度的变化,大气成分决定了喷射粒子可能会击中什么样的原子或分子,从而决定了可能的极光波长。 此外,大气粒子本身的特性也是非常重要的。这些特性直接决定了光的颜色。
此外,大气密度也会影响极光的颜色。 由于高层空气密度低,发光过程不会受到原子和分子碰撞的影响。 但是表面越靠近表面,大气密度越高,分子之间的冲击就越频繁,这使得一些波长的光线很难产生。
极光颜色决定的主要因素之一是大气中不同种类的分子的垂直分布。 表面附近大气的组成非常均匀。78%的氮是21%的氧气,直到高度大约100公里。 在较高的地方,太阳的高能紫外线将大气分子分解为原子,不同类型的原子受到重力的影响,不同的分布将分布在上层。
在大气层的顶端,即氢和氦原子,距地表约500km,距地表200km/500km,氧原子数量最多。 氮含量在100km~200km之间,主要由氧原子和氧分子组成,主要由氧分子和氮含量组成。
当你知道上面大气的分布时,你可以猜到极光的主要光在60公里处应该来自氧气和氮。 100km~200km的极光主要由氮和氧原子组成,极光主要来自氧原子,其中一小部分来自氮;在大气中。 氢和氦原子也产生极光,但这些光很弱,肉眼看不见。
气氛的密度也是决定极光颜色的重要因素之一。 表面附近每立方厘米的空气多达10次。 随着大气密度的增加,距地表50公里的密度降低了1000倍。 到100公里时,密度比海平面低200万倍。 然而,在200公里的高度,每立方厘米仍有100亿或10次气体粒子。 相反,太阳风颗粒的密度仅为每立方厘米5。
虽然高度超过150公里的气体粒子之间的冲击不再像低空那么频繁。 碰撞会影响极光的颜色,因为冲击会夺去刺激状态下的原子或分子的能量,能量会释放出特定颜色的光。 由于氧原子的第一次刺激寿命长达110秒,如果在此期间被其他原子击中,它将失去能量,无法释放6300埃氏度的红光。 200多公里的高空碰撞频率很低,影响很小,但红光在相对较低的高度显然受到抑制。
红色:原子氧主要是在最高海拔处刺激的原子氧(O),它经常发射630纳米的光(红色),因为原子氧浓度很低。 人眼对这种波长光的敏感性较低,因此在太阳活动非常强烈的情况下,很容易在夜间看到这种颜色的极光。
绿色:当海拔较低时,粒子碰撞频繁地抑制红光。绿光(557.7nm)。 受刺激的分子氮(N2)通过碰撞将能量传递给氧原子(O),然后氧原子辐射绿色波长光。
粉红色或黄色:绿色光和红色光的混合在一定比例下。
蓝色:低海拔地区分子氮和分子氮离子在某些极光过程中起主导作用,其中428nm波长光(蓝色)发射主要。
因为红色、绿色和蓝色是颜色和性合成的主要颜色,所以理论上几乎任何颜色的极光都可能出现。 但上面的颜色是主要的。 极光也包含红外线和紫外线,但它们不能用肉眼识别。
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