什么是极光？美丽的极光中蕴含哪些考点？

　　近日，我国多地出现极光现象。继11月5日新疆等地观测到红色极光后，12月1日，漠河和佳木斯等地再次观测到红色极光。甚至连北京怀柔也有摄影爱好者拍到了红白双色的极光，引发网友热议。

　　一、何为极光?

　　极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层，并与高层大气(热层)中的原子碰撞造成的发光现象。美国空间天气预报中心于12月1日晚观测到G3级地磁暴。这次地磁暴主要由一次M9.9(R2中度)耀斑相关的日冕物质抛射(CME)引起。地磁暴偏向东半球，最强中心位于西伯利亚上空，因此在我国高纬度地区可以观测到极光现象。

　　极光变化莫测，每天的样子都不一样。一般极光在入夜之后会像一条展开的颜色较淡的银河，随着夜色加深，色彩逐渐变浓、变绿，还会出现粉色、蓝紫色和红色。极光的颜色通常与大气粒子的种类有关。太阳风的高能粒子激发高层(200千米至500千米)的氧原子一般会发出红光，激发氮原子一般发蓝到紫光，而到达低层(100千米至200千米)的太阳风粒子激发氧原子主要发绿光。因为人眼对绿光和白光更为敏感，所以我们看到的极光主要是绿白色的。

　　另外，我们看到极光变来变去，并不是高层大气在运动，而是因为飞入地球大气的带电粒子本身在运动和变化。

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　　二、为何在北京也能看到极光?

　　尽管极光主要出现在高纬度地区，但是中低纬度地区也会出现极光，只是频率比较低。其实，通常情况下，北京所在的北纬40度左右地区，每年可能会有几天到几十天能观测到极光。不过，这只是一个大致的估计，具体数字可能会因地理位置、气候条件和太阳活动的变化而有所不同。

　　有时极光甚至会在赤道附近的低纬度地区出现，这种现象被称为“极光暴”。这种情况虽然较为罕见，但一些赤道附近的国家和地区确实曾记录到这种现象。这通常发生在太阳活动特别强烈的时候，太阳风的能量能够越过赤道附近的磁场边界，使得极光可见性扩展到低纬度地区。

　　三、太阳活动的影响不可小觑

　　太阳活动周期是太阳黑子数及其他现象的准周期变化，大约11年为一个周期。自1749年开始观测以来，目前太阳活动已经进入第25个周期的高峰期。随着太阳活动日益增强和频繁，与太阳活动相关的电磁暴、高能粒子流、日冕物质抛射活动也日益频繁，容易引起电离层突然扰动，严重时会导致无线电通信中断，影响飞行安全，甚至还会威胁在轨人造卫星和空间站的安全运行。

　　2022年1月下旬，SpaceX用猎鹰9号火箭发射了50颗星链卫星。当时，美国空间天气预报中心发布了中等太阳风警报，而SpaceX通过高层大气模型预测太空环境是安全的。但是当火箭在217英里(350公里)释放荷载时，其中38颗卫星出现故障，未能爬升到位于340英里(550公里)处的运行轨道，随后快速坠入大气层。

　　2023年3月24日发生了强度较大的G4级地磁暴，当时在美国南至新墨西哥州(约北纬34°)都可以看见极光，迫使航天公司火箭实验室将发射时间推迟了90分钟。

　　太阳周期的每个高峰值年持续时间为2到3年，期间的太阳活动会对无线电通信和电力传输网络造成巨大影响。1989年3月的强太阳活动就导致全球卫星和无线电通信信号受到干扰，加拿大魁北克省的供电网络瘫痪、依靠地磁导航的候鸟迁徙受到严重影响。

　　在未来数月到一两年，太阳活动还将处于高峰阶段，因此我们还会看到绚丽的极光。在欣赏美丽极光的同时，我们更要密切关注未来的太阳活动，做好空间天气预测与预警，并及时应对。

　　以上是在公考中与极光有关的考点，你都掌握了吗?下面我们通过几道题来检验一下吧!

　　【牛刀小试】

　　1.(单选题)地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带入地球大气层，并与高层大气(热层)中( )碰撞造成的反光现象。

　　A.粒子

　　B.中子

　　C.原子

　　D.分子

　　【答案】C

　　【解析】第一步，本题考查地理国情知识。

　　第二步，现代物理学对极光产生原理有详细描述，地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层，并与高层大气(热层)中的原子碰撞造成的发光现象。极光不只在地球上出现，太阳系内的其它一些具有磁场的行星上也有极光。

　　因此，选择C选项。

　　2.(单选题)下列关于极光的说法正确的是：

　　A.多出现在高磁纬地区上空

　　B.是地球所特有的现象

　　C.是极昼、极夜现象产生的原因

　　D.水汽、磁场和带电粒子是其产生的必要条件

　　【答案】A

　　【解析】第一步，本题考查极光。

　　第二步，地球上的极光是由于太阳带电粒子流进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空和高层大气中的原子碰撞产生的发光现象。带电粒子被地球的磁场带进大气层，大多数的极光都发生在所谓的“极光带”，即靠近磁极的高磁纬地区上空。

　　因此，选择A选项。

　　【拓展】B项：极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光，如木星和土星。

　　C项：极昼与极夜的形成是由于地球公转和黄赤交角的存在，与极光无关。

　　D项：极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子，这三者缺一不可。水汽不是极光产生的必要条件。

　　3.(单选题)下列关于自然现象的说法，不正确的是：

　　A.在太阳系中离太阳最近的行星是水星

　　B.赤潮是因为海洋中的浮游生物爆发性急剧繁殖造成海水颜色异常的现象

　　C.极光只发生在地球南北极的高纬度地区

　　D.月食是指月球被地影遮掩而发生的现象

　　【答案】C

　　【解析】第一步，本题考查天文现象并选错误项。

　　第二步，极光是由于太阳带电粒子(太阳风)进入星球磁场，在星球高磁纬地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。形成极光必须具备三个条件：磁场、大气、高能带电粒子(太阳风)。极光多发生在南北极纬度高的地区。极光具有11年的活动周期，与太阳活动周期有着直接的关系。太阳活动的峰年或者巨大的太阳耀斑暴发会扰乱地球磁场，对电网及通讯系统造成严重影响，同时也使发生极光的范围扩大，这时在中低纬度地区也能看到极光现象。我国漠河一带就可以在太阳活动比较强烈的时候看到极光。由此可知，极光只发生在地球南北极的高纬度地区的说法是不正确的。

　　因此，选择C选项。

　　【拓展】A项：太阳系共有八颗行星，按照距太阳由近到远的次序分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。水星是距离太阳最近的行星。

　　B项：赤潮又称红潮，是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生生物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。

　　D项：月食是一种特殊的天文现象，发生月食时，太阳、地球、月球恰好(或几乎)在同一条直线上，地球挡住了太阳光，月球部分或者全部被地影遮挡。

　　解题技巧：太绝对的表述一般是错误的，C项表述过于绝对，当不能确定选项时，可使用此技巧优先选择C选项。

　　4.(单选题)地球可视为一个大磁体，地磁场是指地球内部存在的天然磁性现象。下列现象或应用与地磁场无关的是：

　　A.北宋时期发明的指南针

　　B.鸽子识归巢，候鸟辨迁途

　　C.使用核磁共振断层成像装置诊断疾病

　　D.极光大多出现在地理南北极附近上空

　　【答案】C

　　【解析】第一步，本题考查地磁场现象及应用并选错误项。

　　第二步，磁共振断层成像是利用核磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。核磁共振断层成像利用的是外加磁场，而非地磁场。

　　因此，选择C选项。

　　【拓展】A项：指南针，古代叫司南，主要组成部分是一根装在轴上的磁针，磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上，磁针的北极指向地理的北极(地磁的南极)，利用这一性能可以辨别方向。A与地磁场相关。

　　B项：鸽子识归巢，候鸟迁徙，它们实现这一目标的强大导航工具是它们嘴上的气味探测器和磁场探测器。B项与地磁场相关。

　　D项：极光是出现于星球的高磁纬地区上空的一种绚丽多彩的发光现象。极光常常出现于纬度靠近地磁极地区上空，产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。这三者缺一不可。D项与地磁场相关。

　　5.(单选题)下列说法错误的是：

　　A.地球自转周期大于公转周期

　　B.太阳黑子的活动周期约为11年

　　C.太阳黑子会对地球磁场产生干扰

　　D.天文学家开普勒发现了行星运动的三大定律

　　【答案】A

　　【解析】第一步，本题考查自然地理知识并选错误项。

　　第二步，地球绕太阳公转一周所需要的时间，就是地球公转周期。笼统地说，地球公转周期是一“年”。因为太阳周年视运动的周期与地球公转周期是相同的，所以地球公转的周期可以用太阳周年视运动来测得。地球自转周期是1个太阳日，即24小时。故地球自转周期大于公转周期说法错误。

　　因此，选择A选项。

　　【拓展】BC项：太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本，最明显的活动现象。一般认为，太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为4500摄氏度。因为比太阳的光球层表面温度要低，所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动。常常成群出现。活动周期为11.2年。届时会对地球的磁场和各类电子产品和电器产生损害。BC项排除。

　　D项：开普勒定律是德国天文学家开普勒提出的关于行星运动的三大定律。这三大定律又分别称为椭圆定律、面积定律和调和定律。D项排除。