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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 具身智能入驻商圈 人机互动焕新消费

  • 我国最北高铁迎来国庆黄金周

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多