世界不思議

除了地球上能看到「極光」之外,太陽系還有哪些行星上能夠看到?


太陽是我們太陽系的中心天體,太陽的質量占了整個太陽系的99.8%以上,太陽可以看成是一個超高溫的等離子氣體球,太陽是一個熱等離子體和磁場交織在一起的理想球體。太陽通過內部的核聚變反應,源源不斷的以「太陽輻射」的形式向宇宙空間釋放光和熱。除了太陽輻射之外,太陽還以耀斑爆發以及太陽風的形式向宇宙空間釋放大量高速運動的帶電粒子,這些帶電粒子的運動速度甚至可以達到350千米每秒,這些帶電粒子的影響範圍十分廣泛,幾乎覆蓋整個太陽系,甚至能夠脫離太陽的引力飛向宇宙空間。

所有太陽系內的其他天體都會受到這些高速運行的帶電粒子流的影響,我們在地球上通過肉眼幾乎是不能看到這些高速運行的帶電粒子的,但是我們可以通過一種天象來間接觀察到這些帶電粒子,那就是「極光」。我們知道地球的周圍包裹著磁場,當來自太陽的帶電粒子到達地球時,就會被地球的磁場俘獲,在地球磁力線的牽引下,大量帶電粒子往地球的南北兩極上空集聚,並在高緯度地區與地球大氣層發生激烈摩擦,從而使大氣電離,從而產生極光。

由此,我們發現產生極光的條件有三個,分別是高速運動的帶電粒子,大氣層和磁場。在地球上觀賞極光並不是容易的額事情,在中低緯度地區是幾乎看不到極光的,在兩極地區也要在夜間(或極夜)時的某些時刻才能觀看。地球上有極光現象,那麼在太陽系的其他行星上有極光嗎?在水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星表面能不能看到極光現象?我們根據極光形成的三個條件來分析,水星是距離太陽最近的行星,由於距離太陽太近,水星上幾乎沒有大氣,也就沒有了形成極光的必要條件,水星上應該是沒有極光的。

接下來是金星,金星距離太陽第二近,不過金星擁有濃密的大氣層,大氣成分以二氧化碳為主,金星上的大氣壓強非常大,大約是地球大氣壓的92倍,所以金星不缺乏形成極光的大氣條件。但是,金星磁場十分微弱,只有地球磁場的0.0015%,也就是幾乎沒有什麼磁場,所以在金星上也很難看到極光,只能看到一些微弱的彌散狀色斑。軌道位於我們地球之外的是最後一顆類地行星「火星」,火星雖然有大氣層,但是大氣層十分稀薄,大氣密度大約為地球大氣層的1%,同時火星的磁場也十分微弱,幾乎沒有全球磁場,只有局部磁場,所以火星上也幾乎沒有什麼極光。不過,後來通過大量火星探測器的觀測,還是在火星上觀測到了「極光」,但是並不像地球那樣分布在兩極地區。

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從火星再往外的四顆行星,都是屬於氣態行星,組成木星、土星、天王星和海王星的主要成分就是氣體,所以它們是不缺乏大氣層的,所以這些行星上能不能看到極光,主要就關注有沒有磁場就可以了。木星是太陽系八大行星中體積和質量最大的一個,木星的質量是太陽系其他七個行星質量總和的2.5倍。木星的極光也是和地球上的極光一樣,出現在木星的兩極地區,呈現橢圓形或者是環狀餅形,而且木星極光是真箇太陽系中最強的。除了太陽風帶來的帶電粒子產生極光之外,木星在沒有太陽風的情況下也能產生極光,木星與木衛一組成了太陽系中獨特的系統,木衛一十分活躍的火山活動,會向木星噴射帶電粒子,這些粒子被木星磁場俘獲從而產生極光。

下一個登場的是太陽系最漂亮的行星「土星」,土星由於有巨大的環狀結構,所以被人們形象的稱為「草帽星」,土星是太陽系第二大行星,體積和質量僅次於木星。土星距離地球十分遙遠,土星的極光是旅行者1號和2號首先發現的,後來卡西尼號又對土星極光進行了深入探究。土星的極光非常明顯,土星極光分布的區域不像地球和木星那樣集中在兩極地區,而是覆蓋在很廣的範圍內,很明顯的向土星的赤道地區擴展。至於土星極光為什麼會發生在緯度這麼低的區域,肯定是太陽風帶電粒子與土星磁場以及土星大氣層之間發生了鮮為人知的相互作用,還有待我們進一步研究。此外,在天王星和海王星的大氣層中也有極光存在,但是由於這兩顆行星距離地球過於遙遠,人類很難觀測到,不過2014年哈勃望遠鏡拍攝到了極為壯觀的天王星極光美景。

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