Hvordan Auroras Arbejder

{h1}

En aurora er et let fænomen forårsaget af solvinden, der interagerer med jordens magnetfelt. Lær mere om auroras.

Hvis du camping tæt på USA / Canada grænsen eller punkter længere nordpå, kan du se en skræmmende glød i nattehimlen. Nogle gange kan det se ud som tusmørke. På andre tidspunkter kan det ligne et lysende, dansende lysbånd. Lyset kan være grøn, rød, blå eller en kombination af disse farver. Det, du ser, hedder Nordlys, eller blot en aurora.

Auroras har betydet forskellige ting for forskellige kulturer. Vikingene troede, at aurorerne var refleksioner fra rustningen af ​​de mytiske Valkyries. Til de indfødte eskimoer i Grønland og i nærheden af ​​Canada var auroras kommunikation fra de døde. Til amerikanske indianere var de lys fra store lejrbål langt mod nord. I middelalderen var aurorer varsler for krig eller katastrofer, som pest. I dag ved vi, at de er et lette fænomen forårsaget af højenergipartikler fra solens solvind, der interagerer med Jordens magnetfelt. At kende den fysiske årsag til auroras undgår dog ikke disse smukke naturligt lys.

Fordi auroras skyldes samspillet mellem solvindene og jordens magnetfelt, kan du se dem mest ofte i nærheden af ​​polerne, både nord og syd. I nord kaldes de aurora borealis, eller Nordlys. Aurora er navnet på den romerske gudinde, og "boreal" betyder "nord" på latin. På den sydlige halvkugle kaldes auroras aurora australis (Latin for "syd").

Auroras følger solcykler og har tendens til at være hyppigere i slutningen af ​​efteråret og det tidlige forår (oktober, februar og marts er de bedste måneder for at se dem). Omkring polarcirklen i nordnorge og alaska kan du se dem næsten natligt. Når du rejser sydpå, falder deres frekvens. Omkring sydlige Alaska, sydlige Norge, Skotland og Det Forenede Kongerige, kan de vise sig omkring en til ti gange om måneden. I nærheden af ​​USA / Canada grænsen kan du se dem to til fire gange om året. En eller to gange et århundrede kan de komme op i det sydlige USA, Mexico og de ækvatoriale regioner.

Lad os se nærmere på auroras og hvad der forårsager dem.

Hvad ser auroras ud?

Rød aurora borealis over Wrangell / St.Elias National Park i Alaska

Rød aurora borealis over Wrangell / St.Elias National Park i Alaska

Som vi nævnte, auroras påtage sig forskellige udseende. De kan ligne en orange eller rød glød i horisonten - som en solopgang eller solnedgang. Nogle gange kan de forveksles med brande i det fjerne, som de amerikanske indianere troede. De kan ligne gardiner eller bånd og bevæge sig og undulere i løbet af natten.

Auroras kan være grøn, rød eller blå. Ofte vil de være en kombination af farver, med hver farve synlig i en anden højde i atmosfæren.

  • Blå og violet: mindre end 120 kilometer (72 miles)
  • Grøn: 120 til 180 km (72 til 108 miles)
  • Rød: mere end 180 km (108 miles)

Efter et særligt aktivt solmaksimum i solens cyklus kan den røde farve forekomme i højder mellem 90 og 100 km (54 til 60 miles).

Oxygenioner udstråler rødt og gult lys. Nitrogenioner udstråler rødt, blåt og violet lys. Vi ser grønne i områder i atmosfæren hvor både ilt og nitrogen er til stede. Vi ser forskellige farver på forskellige højder, fordi den relative koncentration af ilt til nitrogen i atmosfæren ændres med højde.

Auroras kan variere i lysstyrke. Folk, der regelmæssigt observerer auroras og rapporterer om dem, anvender generelt en rating skala fra nul (svag) til fire (meget lyse). De vil notere Auroraens tid, dato, breddegrad og farver og lave hurtige skitser af Aurora mod himlen. Sådanne rapporter hjælper astronomer, astrofysikere og jordforskere med at overvåge auroralaktiviteter. Auroras kan hjælpe os med at forstå Jordens magnetfelt og hvordan det ændrer sig over tid.

Fordi jordens magnetfelt er tredimensionalt, vises auroraen som en oval ring rundt om polen. Dette er blevet observeret fra satellitter, den internationale rumstation og rumfærgen. Det er ikke en perfekt cirkel, fordi jordens magnetfelt forvrænges af solvindene.

Auroralringen kan variere i diameter. Auroras kan ses så langt syd som den sydlige USA, men ikke ofte. Generelt forbliver de nær polarområderne. De forekommer også i par - når vi ser en Aurora Borealis, er der en tilsvarende Aurora australis på den sydlige halvkugle (lære hvorfor på næste side).

Er auroras kun forekommende på jorden?

Fordi auroras er forårsaget af vekselvirkning mellem solvind og sollys med magnetens felter på en planet, ville du tro at de også ville ske på andre planeter. Hvad du har brug for er:

  • Solstråler og vind, der giver de ladede partikler og energi til at interagere med planetens magnetfelt
  • Et planetisk magnetfelt (sandsynligvis af en vis styrke), der fælder elektroner fra rummet
  • En planetarisk atmosfære, der indeholder ioniske gasser, der interagerer med energiske elektroner fra magnetfeltet og producerer lys gennem excitation og afslapning af deres elektroner

Så med disse betingelser har vi observeret auroras på Jupiter og Saturn. Begge planeter har kraftige magnetfelter og atmosfærer med ioniserede gasser, hovedsageligt hydrogen og helium.

Hubble Space Telescope fangede billeder af auroras på Jupiter, og Cassini-sonden kredsløbende Saturn har fotograferet auroras der. -

Hvad forårsager auroras?

Illustration af hvordan solvindene påvirker Jordens magnetosfære

Illustration af hvordan solvindene påvirker Jordens magnetosfære

Auroras er indikatorer for forbindelsen mellem jorden og solen. Frekvensen af ​​auroras korrelerer med frekvensen af ​​solaktivitet og solens 11-årige aktivitetscyklus.

Da fusionsprocessen forekommer inde i solen, sporer den partikler med høj energi (ioner, elektroner, protoner, neutriner) og stråling i solvind. Når solens aktivitet er høj, vil du også se store udbrud kaldes sollys og koronal masseudkastning. Disse højenergipartikler og strålinger bliver frigivet til rummet og rejser gennem hele solsystemet. Når de rammer jorden, støder de på sit magnetfelt.

Polens af Jordens magnetfelt ligger nær, men ikke ligefrem, dets geografiske poler (hvor planeten springer på sin akse). Forskere mener, at Jordens væskejerns ydre kerne spinder og gør magnetfeltet. Feltet er forvrænget af solvinden og bliver komprimeret på siden mod solen (bue chok) og trukket ud på den modsatte side (magnetotail). Solvindene skaber en åbning i magnetfeltet ved polære cusps. Polar cusps findes på solens side af magnetosfære (området omkring Jorden, der er påvirket af magnetfeltet). Lad os se på, hvordan dette fører til en Aurora.

  1. Da de ladede partikler af solvind og flammer ramte jordens magnetfelt, rejser de langs marklinierne.
  2. Nogle partikler bliver afbøjet rundt om jorden, mens andre interagerer med magnetfeltlinjerne, hvilket medfører, at strømme af ladede partikler inden for magnetfeltene bevæger sig mod begge poler - derfor er der samtidig aurorer i begge halvkugler. (Disse strømme kaldes Birkeland strømme efter Kristian Birkeland, den norske fysiker, der opdagede dem - se sidebjælke.)
  3. Når en elektrisk ladning skærer på tværs af et magnetfelt, genererer det en elektrisk strøm (se hvordan el fungerer). Da disse strømme falder ned i atmosfæren langs markelinjerne, optager de mere energi.
  4. Når de rammer ionosfæren Jordens øvre atmosfære, de kolliderer med ioner af ilt og nitrogen.
  5. Partiklerne påvirker ilt- og nitrogenionerne og overfører deres energi til disse ioner.
  6. Energiabsorptionen med ilt og kvælstofioner forårsager elektroner i dem at blive "spændte" og flytte fra lav energi til high energy orbitals (se Hvordan Atoms Work).
  7. Når de ophidsede ioner slapper af, vender elektronerne i oxygen- og nitrogenatomer tilbage til deres originale orbitaler. I processen genudstråler de energien i form af lys. Dette lys udgør auroraen, og de forskellige farver kommer fra lys udstrålet fra forskellige ioner.

Bemærk: De partikler, der interagerer med ilt- og nitrogenionerne i atmosfæren, kommer ikke fra solen, men er allerede fanget af Jordens magnetfelt. Solvindene og blusserne forstyrrer magnetfeltet og sætter disse partikler i magnetosfæren i bevægelse.

For mere information om auroras, se på linkene på næste side.

Hvordan ved vi hvad der forårsager auroras?

I 1895 behandlede en norsk fysiker ved navn Kristian Birkeland questen for, hvad der forårsager auroras. Birkeland mente, at auroras var forårsaget af elektroner fra solen, der interagere med jordens magnetfelt. For at teste dette placerede han en sfærisk magnet kaldet a terrella inde i et vakuumkammer. Han havde også en elektronpistol inde i kammeret. Da han tændte pistolen, virkede elektroner med magnetens felt og producerede en kunstig aurora, der understøttede hans hypotese.

Birklands kunstige aurora viste ikke den karakteristiske oval ring. Auroralringen blev faktisk forudsagt af en japansk kandidatstudent ved navn Shun-ichi Akasofu i 1964. Han undersøgte fotografier af auroras og konkluderede, at aurorerne var ringe. Så hvorfor var ikke Birklands aurorer ovale? Birkeland troede de elektroner, der spændte ilt- og nitrogenionerne kom direkte fra solen. Først da satellitter begyndte at studere aurorer og måle magnetosfæren, fandt forskerne ud af, at elektronerne kom fra magnetosfæren selv. Når denne ide blev sat i matematiske modeller, kunne auroral ringe forklares.

WordsSideKick.com artikler

  • Hvordan solen fungerer
  • Hvordan jorden virker
  • Hvordan Atomer Arbejder
  • Hvor let virker
  • Hvor magneter fungerer
  • Hvordan el fungerer
  • Hvordan Hubble-rumteleskopet virker
  • Hvordan galakser virker
  • Hvordan væsken fungerer
  • Hvordan månen virker


Video Supplement: Naimee Coleman feat. Aurora - Sleeping Satellite.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com