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北極光:美國科學家首次在實驗室驗證北極光產生原理

變化莫測的北極光

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變化莫測的北極光

北極光(aurora borealis或northern lights)可能是自然界最神奇和絢麗的景觀之一。它曼妙多姿、變幻莫測,好像天邊跳動的巨型彩綢,引人無限遐想和嚮往。

許多遊客還專門前往諸如北歐冰島、芬蘭、挪威等靠近北極地區國家去觀看這一壯麗景象。

還有民俗傳說稱,能看到北極光的人很幸運,因為極光的出現需要符合一些特定的條件。

但科學家過去一直無法證明這種在天空中閃爍的光波是如何產生的。

美國愛荷華大學的研究人員現在發現,北極光是由地磁風暴期間強大的電磁波產生的。而且,他們在實驗室演示了極光產生的原理。

如何展示極光產生原理?

aurora borealis

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極光產生要有一定的環境。

研究人員發現,電磁波(也稱為阿爾文波)會加速電子向地球移動,從而導致粒子以光的形式展現,就是我們所看到的北極光。

愛荷華大學物理和天文學副教授豪斯解釋說,測量表明,一小部分電子在阿爾文電磁場的推動下發生「共振加速」,類似於衝浪者在追逐浪花的衝浪運動中,隨著波浪的移動而不斷加速一樣。

北極光如何產生?

northern lights

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北歐是觀賞北極光的最佳地區。

簡單說,北極光是由太陽風(逃離太陽的帶電粒子)與地球的磁場和大氣相互作用的結果。

一般來說,極光常常出現於緯度靠近地磁極地區上空。極光產生的條件需要有三個:大氣、磁場、高能帶電粒子。

現代物理學對極光產生原理是這樣描述的:地球上的極光是由於來自磁層和太陽風的帶電高能粒子被地磁場導引帶進地球大氣層,並與高層大氣中的原子碰撞造成的發光現象。

科學家們在加利福尼亞洛杉磯分校(UCLA)的大型等離子裝置實驗室中,通過重現這一自然現象能夠證實這一發現。

他們用一個20米長的房間來模仿地球磁場。

豪斯解釋說,他們使用了一個專門設計的天線,然後向機器發射阿爾文波,有點像上下快速搖動給花園澆水的橡皮管一樣,並觀察波浪隨著軟管移動。

豪斯補充說,雖然試驗無法再現五顏六色的光線,但他們從計算中發現,能夠證明「阿爾文波上的電子可以加速成形成極光的電子」。

有助預測太空天氣

northern lights

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阿拉斯加和加拿大也是觀測極光不錯的選擇。

美國的科學家們表示,聽到這個消息感到高興。

美國國家航空航天局(NASA)的科恩說,他對此感到非常興奮。他說,能看到實驗室的試驗來驗證太空環境中的理論或模型非常罕見。

他還說,這會有助於幫助人們更好地了解太空天氣情況。

「它也將對太空天氣預報有用,這是NASA非常感興趣的事。」

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