点击右上角微信好友

朋友圈

点击浏览器下方“”分享微信好友Safari浏览器请点击“”按钮

正在阅读:【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①

来源:光明网2019-12-13 15:16

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  极光让地球上的人们看到了大自然的色彩,也认识到了宇宙的奇妙,但你知道吗?极光不是地球独有的,木星、土星、火星等行星都拥有奇幻的极光,那么究竟谁的最美丽呢?一起了解下太阳系中其他行星的极光。

  极光不只在地球上出现,太阳系内的其他具有大气或磁场的行星上也会有极光出现。旅行者2号探测器拍摄到的许多行星照片也验证了地球之外的其他行星存在极光的事实。极光是由电子这样的带电粒子流引起的,这些粒子流有不同的来源,例如太阳风、行星电离层和卫星火山。它们被强磁场捕获,并被传到上层大气中,在那里它们与气体粒子(如氧气或氮气)的相互作用引起了壮观的光脉冲,也就是极光。让我们来看看科学家们捕捉到的这些除地球之外其他行星的极光吧。

  木星

  木星极光和地球极光的产生原理相似,磁场将太阳释放的带电粒子汇集到两极。当这些粒子撞击大气时,电子会暂时从现有的气体分子中离开。电场力将这些电子吸引回来,当电子重新组合以形成中性分子时,极光就产生了。木星是太阳系中体积最大的行星,它的磁场以惊人的速度旋转——10小时就可旋转一周,同时在两极周围产生1000万伏的电压。科学家们指出,木星极光无论是在规模上,还是在强度上都超过地球上同类现象的数百倍之多。美国的“旅行者1”号探测器1979就曾首次观测到了木星两极出现的极光现象。

【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①

  图1. 美国国家航空航天局(NASA) 1998年11月26日利用哈勃望远镜的太空望远镜成像光谱仪(STIS)拍摄的紫外木星极光图像。与地球的极光不同的是,木星的极光包括一些明亮的条纹和点,如图所示,这些明亮的条纹和圆点是由连接木星及其最大卫星的磁通量管引起的。图中远处左边的亮条痕为木卫一Io,中心下方的亮点为木卫三Ganymede,木卫三右边的亮点为木卫二Europa。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap001219.html

【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①

  图2. NASA发布的哈勃太空望远镜在1998年1月7日拍摄到的木星极光照片 图片来源:https://images.nasa.gov/details-PIA01254.html

【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①

  图3. 欧洲南方天文台公布的2000年11月利用红外望远镜拍摄到的木星极光照片,照片清楚地显示了所拍摄到的木星两极的极光(黄色和橙色)和北极上空的烟雾(蓝色)。图片来源:https://www.eso.org/public/images/eso0123e/

【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①

  图4. NASA公布的2007年3月“钱德拉”X射线望远镜拍摄到的木星极光图与“哈勃”望远镜拍摄到的木星图的合成照片。图片来源:http://news.sohu.com/20071226/n254308172.shtml

  土星

  土星的极光的形成过程与木星相似,是由来自磁层的带电粒子撞击土星上层大气层并使其发光产生的,其中磁层是带电粒子被土星磁场捕获的区域。与地球极光不同的是,土星的极光经常是螺旋形的,而且更可能在午夜和黎明前达到亮度峰值。与木星的极光相比,土星的极光与土星内部磁场和附近可变太阳风变化之间的联系有关,它似乎比地球或木星的极光更受太阳风的影响。

【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①

【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①

  图5. 卡西尼号探测器的窄角相机在可见光下于2009年10月5日至8日期间拍摄的土星北部上空闪烁的极光(橙色部分),在此期间卡西尼号探测器在81个小时内一共拍摄了472张图片,并合成了一个小视频,这也是土星极光的第一个可见光视频。这一系列图片还显示,土星的极光幕,也就是发光的大气分子片状结构,沿着土星的磁场延伸,并达到高于星球主体1200公里的高度,这是太阳系中已知的最高的“北极光”。每幅图片经两到三分钟的曝光获得,拍摄位置距土星约280万公里,图片分辨率为3.2km。图片来源:http://ciclops.org/view.php?id=5970

  事实上,拍摄的原始图片是黑白的,对图片进行处理时需要消除宇宙射线和镜头眩光的影响,为了区别图片中的背景噪声,将图片中的极光采用了伪彩色(橙色)显示。在地球上,极光经常呈现绿色,但是科学家并不知道土星上极光的颜色。

  土星的极光和地球一样吗?为了帮助回答这个问题,哈勃太空望远镜和卡西尼号航天器同时监测了土星的南极,卡西尼号于2004年1月接近了土星的南极。哈勃在紫外光下拍摄了图片,而卡西尼则记录无线电发射并监测太阳风。土星上的极光,和地球上的极光一样,大多出现在地球两极附近的高纬度地区。不同于地球的是,土星的极光持续数天,而地球上只有几分钟。

【星空美图】舞动的精灵——太阳系中其他行星的极光①

  图6. 哈勃望远镜拍摄的三张土星极光图片,每张相隔两天。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap050222.html

  除了太阳系中体积最大、自转最快的行星木星和最美丽的行星土星外,地球的其他兄弟姐妹中拥有极光的不在少数,下一篇我们将继续带大家领略太阳系中其他行星的极光。

  未完待续......

  作者:熊雅颖,系中国科学院国家天文台助理工程师,中国探月工程地面应用系统数据管理分系统成员。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 巾帼共绘新时代

  • “世界市长对话·敦煌”活动外国嘉宾参访敦煌

独家策划

推荐阅读
十多位国内外医学“大咖”在接受“新华深读”栏目采访时表示:结节检出率升高,核心原因是检查设备精度的显著提升,让过去难以发现的微小结节“无所遁形”。随着医学影像技术的进步和体检普及度的提升,甲状腺、乳腺及肺结节的检出率呈上升趋势。
2025-10-13 10:26
现有将聚合物转化为金属或陶瓷的技术,往往会导致材料多孔、强度不足,而且部件会出现严重收缩,导致变形。这种3D打印工艺实现了从“制造零件”到“生长功能”的跨越,有望为航空航天、生物医疗、机器人等领域带来新的变革。
2025-10-13 10:24
一个国际科研团队在9日出版的《天体物理学杂志》上发表研究称,他们首次拍摄到两个黑洞相互环绕运行的无线电影像。由芬兰图尔库大学天文学家领衔的研究团队,瞄准一个异常明亮的星系核心中心区域名为OJ287的类星体,成功拍摄到其中两个黑洞相互绕行的珍贵画面。
2025-10-13 10:23
作为深远海风电产业链的“链主”企业,运达能源科技集团股份有限公司(以下简称“运达能源科技集团”)见证并引领了中国风电从无到有、从弱到强的全过程。2024年,中国风电新增装机容量达79.8GW,占全球新增装机总量的68.2%,这意味着,全球每新增3台风机,就有近2台落地中国。
2025-10-13 10:22
10月14日,一场赏心悦目的木星伴月将在凌晨上演,为初秋天宇增添一抹诗意。木星是一颗气态行星,也是太阳系中个头最大的行星,虽然距离地球比较远,但由于个头大,从地球上看起来非常明亮。
2025-10-13 10:19
团队进一步提出了跨平台系统设计方法论,包含二维-CMOS电路协同设计、二维-CMOS跨平台接口设计等,并将这一系统集成框架命名为“长缨(CY-01)”架构。据了解,团队下一步计划建立实验基地,与相关机构合作,建立自主主导的工程化项目,并计划用3至5年时间将项目集成到兆量级水平。
2025-10-13 10:18
日前,位于浙江杭州的国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置的核心设备正式启用。
2025-10-11 09:44
近日,中国科学院广州地球化学研究所与国际合作团队在国际学术期刊《自然·地球科学》发表论文指出,海洋硫酸盐浓度的变化能够改变甲烷的消耗方式。
2025-10-11 09:43
著名科幻作家刘慈欣在小说《诗云》中曾描写过“微型白洞”,让很多人浮想联翩。有趣的是,白洞和黑洞在数学上是同一个“解”——它们的质量、角动量、电荷都相同,唯一的区别是时间反了过来。
2025-10-11 09:40
“金钉子”是定义和区别全球不同年代所形成的地层的“锚点”,用来划分全球地质年代界线。
2025-10-11 09:38
植物生长不仅依赖阳光雨露,更与土壤中“看不见的世界”密不可分——这里生活着大量微生物,它们附着在根系上,帮助植物吸收养分、抵抗逆境。
2025-10-11 09:32
5年来,坚持把创新摆在国家发展全局的突出位置,我国科技事业取得历史性成就、发生历史性变革,国家综合创新能力排名由2020年的第14位提升至2024年的第10位。
2025-10-10 10:16
在人工智能(AI)与神经科学的强强联合下,美国加州大学旧金山分校与艾伦研究所团队联合开发出一种名为CellTransformer的AI模型,助力绘制出目前最精细的小鼠脑图,共包含1300个脑区及亚区。
2025-10-10 10:13
美国麻省理工学院研究团队结合模拟计算与机器学习,研制出一种新型3D打印铝合金,不仅耐高温,强度更是传统铸造铝合金的5倍,且比未经机器学习辅助设计的合金强度高出50%。
2025-10-10 10:10
连日来,北方气温骤降,不少秋冬季独有的养生方式和健康说法随之而来,有些操作或说法听起来科学健康,但权威专家表示,如果开展不当反而会带来健康风险。
2025-10-10 10:07
国家粮食和物资储备局8日印发通知,对有效应对部分地区连阴雨天气影响、进一步做好秋粮产后服务和收购工作作出安排部署。
2025-10-10 09:55
甲烷的“寿命”与浓度变化的规律性,指向一个结论:火星上必然存在持续产甲烷的源头,且其“产量”会随季节变化。蛇纹石化反应虽能解释甲烷的持续存在,却无法说明其浓度的季节性动态变化,难以单独作为火星甲烷的主要来源。
2025-10-09 10:18
国庆假期,中国科技馆推出“双节共欢聚,科技乐翻天”系列主题科普活动、华夏科技学堂国庆特别活动、特效影院VR大空间沉浸体验、人工智能互动应用,与新开放的海洋展厅一起,为观众打造一场科普盛宴。
2025-10-09 10:17
对采集的891份浮选样品进行分析与鉴定,共获得约3.2万粒炭化植物遗存,发现的农作物种类有粟、黍、水稻、大豆与小豆。研究团队对东亚地区140余处考古遗址出土的小豆遗存进行比较,发现黄河流域、日本与韩国的小豆在不同阶段表现出差异明显的演化轨迹。
2025-10-09 10:16
”  一次和邻村牧民闲聊时,王海强得知有人靠卖草捆赚钱,心思顿时活络起来。据统计,今年科右前旗像王海强、宝音这样以卖草为主的牧民有150余户,草产品销售总额预计突破2000万元。
2025-10-09 10:15
加载更多