国际空间站直播地球极光，数万人观看并许愿，极光是怎么形成的？

就在4月6日晚八点，国际空间站在抖音直播地球，并且完整的记录下了地球极光现象的发生，直播间中数万人在线观看，并纷纷许愿，这数万人不仅第一次见到了太空镜头下极光的壮阔，更第一次见证了万人许愿的浩大场面。

那么极光是如何产生的？我们将从科学角度出发，了解其中的科学本质。

极光的产生

极光是一种等离子体放电产生光亮的现象。那么，这个等离子体是怎么形成的，又为什么发光呢？为什么我们这里看不见极光，而在南北极才会有这种现象的产生？接下来我们就来一一讲解。

极光的产生与三个因素有关：大气、磁场、高能带电粒子，高能带电粒子包含质子、电子和能量在数十KeV至GeV的重离子(速度最快的粒子可以达到光速的80%)。三个要素中大气和磁场是地球固有的，而高能带电粒子主要是来自太阳的辐射。由于太阳的温度极高，表面会辐射出大量的带电粒子，其中就有一些来到了地球。

带电粒子的速度大，能量高，对地球也会有很大的影响，如果直接照射在人体上，短时间内就会造成不可逆转的伤害，但好在地球拥有一个天然的屏蔽罩，那就是地球的磁场。

带电粒子进入地球之前首先会经过大气层，大气层中含有气体原子，这些原子在高能粒子的撞击下会发生电离，电离之后的粒子处于不稳定状态，这个时候电子有可能会回落到稳定态，在这个过程中将会有能量的释放，这个释放的能量就是光子，由于大气中含有多种原子，因此也就产生了各种颜色的光。

那么地球上还有一个现象，就是极光基本只在南北两极发生，在我们这里想要看极光基本是没有可能。导致这个现象的发生就与我们之前提到过的地磁场有关了。这是因为磁场会改变带电粒子的运行方向。

带电粒子在磁场的作用下会受到洛伦兹力的作用力，因此会发生偏转（事实上通电导线在磁场中会受到安培力的作用也是这个道理），而不会直接射入地球表面。那么对于电子，洛伦磁力方向的判断就要用到左手法则，四指指向正电荷的流动方向，磁感线穿过掌心，那么大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。磁场与电荷运动方向、力的方向是两两垂直的关系。

对于通电导线事实上就是无数个电子受到洛伦兹力作用的宏观表现

下面这个图就表示了带电粒子在赤道处进入地球表面的受力分析，当带电粒子还未到达地球便会受到磁场的作用发生偏转，这是其中带正电粒子在磁场的作用下所受到的力。

如果从地球北极俯视，那么带电粒子将是这样运动，当速度方向与磁场垂直时，所受的力是最大的。偏转的最厉害，

因此，在地球纬度较小的地区，带点粒子在磁场的作用下绕过了地球，因此，我们这里看不见极光。在南北两极，磁场方向与电子速度方向近乎平行，受到的作用力较小，因此可以进入大气层使得气体电离从而发光。

极光是地球上非常壮观的自然景象，此次直播也让我们感受到了大自然的力量，人类在它们面前是多么的渺小，这也是为什么人们见到奇异的天然现象总是祈福，因为我们心生敬畏。

科学观世界