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

  • 乘“蛟龙”入深海

  • 西藏山南萨热路跨江大桥全线合龙

独家策划

推荐阅读
城市是人民美好生活的载体,人民群众是城市建设的主体和城市发展的动力源泉。
2026-10-19 09:32
当你出门后,扫地机器人根据你的清洁习惯自己排定工作时间、规划好路线;自研的快充技术,让它边充边扫、无限续航。这个颇具科幻意味的场景,已被第140届中国进出口商品交易会(广交会)上的一款产品实现。
2026-10-19 09:35
“可信工具”这一重要提法精准抓住了人工智能发展的一个根本问题:我们不能只问人工智能是不是更聪明、更高效、更强大,还要追问它是否真正可信。
2026-10-19 09:31
让从农田到餐桌的全过程均有标准可依,并积极推广应用食品数字标签,让食品信息获取更便捷高效。
2026-10-19 09:18
推动卫生与健康事业高质量发展,不断提高人民健康水平,确保健康中国建设取得决定性进展。
2026-10-19 09:16
当前全球生态环境挑战日益严峻,科技创新是应对可持续发展挑战的核心力量。
2026-10-16 16:29
10月16日是第四十六个世界粮食日,所在周是全国粮食安全宣传周,主题为“创新当下,粮安未来”。从良种选育、智能农机到数字农业、精准储运,创新正成为粮食增产、节粮减损、营养提升的关键引擎。即日起,光明网联合科普中国推出系列科普视频,深入解读科技创新绘就的粮安答卷。
2026-10-16 08:46
在显示技术升级与人工智能赋能的双重驱动下,行业正跳出传统数字阅读的固有边界
2026-10-16 08:45
打造集技术研发、模型训练、系统验证及场景测试于一体的创新基地,推动人形机器人及具身智能技术从实验室研发阶段走向大规模产业应用。
2026-10-16 08:39
工业和信息化部、中央网信办、市场监管总局高度重视,在前期调查工作基础上,成立联合调查组开展核查,并依法依规处理。有关情况将及时公布。
2026-10-16 08:40
大会延续“零碳·科技”永久主题,以“智储新程 绿动全球”为年度主题
2026-10-16 08:35
“戈壁荒滩老风口,飞沙走石雁不留。托里县老风口蝶变的三部曲,为生态脆弱地区推动高质量发展、树立和践行正确政绩观,提供了深刻启示。树立和践行正确政绩观,就要算大账、算长远账、算整体账,既做显功、也做潜功,把生态优势转化为发展优势、民生福祉。
2026-10-15 09:51
常压下,水到0℃会结冰,这就是人们熟悉的相变,0℃即是相变的临界点。两篇论文的共同通讯作者、宁波东方理工大学助理教授余雪佳,把这个难题比作“在沸水中完好保存一件冰雕”。
2026-10-15 09:49
长久以来,古生物学界与教科书普遍认为琥珀皆源自种子植物(裸子或被子植物),最古老的确切记录定格在美国约3.2亿年前的石炭纪晚期。
2026-10-15 09:48
在芯片制造、航空发动机等高端硬核制造领域,技术迭代具有长周期、累积性、阶梯式特征,遵循循序渐进、层层突破的线性攻关规律。新征程上,持续深耕创新生态建设、迭代升级现代化创新体系,必能培育形成扎根中国、联通世界、内生增长、开放共生的创新新格局。
2026-10-15 09:46
受困于“小散弱”的格局,长期以来,我国科技期刊在国际学术传播体系中缺少属于自己的“拳头产品”与平台话语权——“在精品化发展方面,经过70余年积淀,我国已形成以《中国科学》《科学通报》《国家科学评论》等刊群为代表的高水平期刊方阵。
2026-10-15 09:45
AI时代,科研的“源头活水”是什么?不是算力,不是数据,而是人对未知世界的好奇与追问。
2026-10-14 11:28
截至8月末,三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数7.04亿户,比上年末净增1365万户;三家基础电信企业及中国广电的移动电话用户总数18.49亿户,其中5G移动电话用户13.11亿户。
2026-10-14 09:34
自然资源部会同国家发展改革委12日发布《矿产资源目录》。自然资源部矿产资源保护监督司负责人表示,矿产资源目录是矿产资源管理制度的重要基础,是制定矿产资源规划、实施矿业权管理、规范矿产资源勘查开采行为、征缴矿产资源税费、制定产业政策等工作的依据。
2026-10-14 09:40
与共康村相邻的巴达村,是第一批参与试种的村,也是西藏首个高海拔水稻实测亩产破千斤的村子,村民把“海拔3175米种水稻”写进村史。一粒水稻种子,不只改写了亩产数字,更改变了“西藏水稻只能在察隅、墨脱海拔1500米以下种植”的历史,为高原水稻纳入地方主粮增添可能。
2026-10-14 09:41
加载更多