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极光在北半球和南半球都可见 ， 它们也被非正式地称为北极光和南极光 。 极光一般存在高度大概在地球上方约80至105公里处的大气基层和约200公里的上层之间 。 极光的形成原因并不十分复杂 ， 但是涉及天文地理学、自然地理学等多个方面 ， 那么极光到底是如何形成的？
纬度3至6度的极光带
极光是一种在天空中闪烁的自然光 ， 蓝色、红色、黄色、绿色和橙色的光带缓慢地变换着形状 ， 就像被风吹动的窗帘一样 。 极光只在夜间可见 ， 通常只出现在低极地区 。
大多数极光出现在被称为极光带的地方 ， 所谓极光带通常指的是纬度上3到6度的地方 ， 并在所有经度距离地磁极10到20度之间的地方 。 极光的最佳观测时间是完全没有日光的黑夜 。
在北纬地区 ， 极光也被称为北极光 ， 南纬的极光则被称为南极光 ， 具有与北极光相同的特征 ， 并且和北方极光区的变化同步发生变化 。 在南极洲、智利、阿根廷、南非和新西兰的高纬度地区可以看到极光 。
在阿拉斯加、加拿大、冰岛、格陵兰、芬兰和俄罗斯等北极圈中心附近也可以看到北极光 。 在极少数情况下 ， 可以在更远的南方看到北极光 ， 例如在爱沙尼亚、拉脱维亚、立陶宛、苏格兰、爱尔兰、丹麦以及美国北部 。
极光是如何形成的？
【出现在地球上空100公里处，宽度达五千公里，极光是如何形成的？】极光的发源地是太阳 ， 而太阳是一个由被称为离子的带电粒子组成的超热星球 ， 从太阳表面源源不断流出的离子被称为太阳风 。 当太阳风接近地球时 ， 它会遇到地球磁场 。 假设没有这个磁场保护地球 ， 太阳风就会吹走地球的大气层 ， 使所有生物灭绝 。
太阳风则起源于太阳中气体之间的剧烈碰撞 ， 这些气体碰撞的过程中释放出了大量电子和质子 ， 这些电子和质子逃离太阳的引力并以每秒约400公里的速度穿越太空 。
当许多太阳耀斑和太阳黑子形成时 ， 太阳就会进入高活动期 。 在高活动期 ， 太阳风将以更高的强度和速度发射 ， 而等离子体也以比正常状态更高的速度、更高的密度和更多的能量发射出来 。
在太阳高活动期期间 ， 太阳风的额外能量扭曲了磁层并导致更多电子进入范艾伦带 ， 从而导致极光活动增加 。 当来自磁层的电子被注入地球的高层大气时 ， 它们会与那里的气体原子和分子发生碰撞 。
该过程涉及将能量从磁层的高能粒子转移到大气中的气体分子中 ， 这些气体分子被激发并暂时跃升至更高的能级 。 当气体分子要恢复到其正常的能级时 ， 它们就必须在恢复过程中释放出辐射能 ， 部分辐射能在可见光谱中 ， 由此形成了北半球和南半球的极光 。
极光通常在极地纬度形成不同颜色的波浪状薄片、条纹和辉光 。 这些颜色的产生是因为大气中的不同气体在被来自磁层的带电粒子激发时会散发出不同的颜色 ， 而极光的闪烁和悬垂是由磁场和带电粒子的变化引起的 。 极光通常在磁极周围形成环 ， 在磁场线附近最为强烈 。
极光与磁暴
科学家使用卫星来测量极光的强度 ， 有记录以来 ， 1989年的极光很不寻常 。 大多数极光仅在地球高纬度地区可见 ， 但在当年 ， 极光出现在了美国的佛罗里达州和墨西哥的尤卡坦半岛 ， 以至于从未见过极光的人们对天空的色彩感到不安 ， 甚至会报警报告 。
在极光到达魁北克上空的90秒内 ， 与之相关的是磁暴导致全省电网崩溃 ， 并导致600万加拿大人经历数小时停电 。 与此同时 ， 指南针读数变得不可靠 ， 还有报告称自动车库门会自行打开和关闭 ， 无线电传输和沿海导航系统也受到干扰 。
在此处可以引入一个天文地理学的概念 ， 即太阳黑子 。 和地球一样 ， 太阳也有天气 ， 它的天气好坏用太阳黑子来衡量 ， 太阳黑子在太阳白热的表面上显示为黑色斑点 。 太阳黑子活动的跟踪周期为11年 ， 在太阳黑子活动的高峰期 ， 地球的极光会发生得非常频繁 。
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