- oxygen emissions oksigen emisi
- Green or brownish-red, depending on the amount of energy absorbed. Hijau atau merah kecoklatan, tergantung pada jumlah energi yang diserap.
- nitrogen emissions nitrogen emisi
- Blue or red. Biru atau merah. Blue if the atom regains an electron after it has been ionized. Biru jika atom mendapatkan kembali elektron setelah telah terionisasi. Red if returning to ground state from an excited state . Merah jika kembali ke keadaan dasar dari sebuah keadaan tereksitasi .
Oxygen is unusual in terms of its return to ground state : it can take three quarters of a second to emit green light and up to two minutes to emit red. Oksigen tidak biasa dalam hal kembali ke keadaan dasar : ia dapat mengambil tiga perempat kedua untuk memancarkan cahaya hijau dan sampai dua menit untuk memancarkan merah. Collisions with other atoms or molecules will absorb the excitation energy and prevent emission. Tumbukan dengan atom lain atau molekul akan menyerap energi eksitasi dan mencegah emisi. Because the very top of the atmosphere has a higher percentage of oxygen and is sparsely distributed such collisions are rare enough to allow time for oxygen to emit red. Karena paling atas atmosfer memiliki persentase lebih tinggi oksigen dan jarang didistribusikan tabrakan tersebut cukup langka untuk memberikan waktu bagi oksigen untuk memancarkan merah. Collisions become more frequent progressing down into the atmosphere, so that red emissions do not have time to happen, and eventually even green light emissions are prevented. Tabrakan menjadi lebih sering maju ke dalam atmosfer, sehingga emisi merah tidak punya waktu untuk terjadi, dan akhirnya bahkan emisi lampu hijau dicegah.
This is why there is a colour differential with altitude; at high altitude oxygen red dominates, then oxygen green and nitrogen blue/red, then finally nitrogen blue/red when collisions prevent oxygen from emitting anything. Inilah sebabnya mengapa ada perbedaan warna dengan ketinggian; pada ketinggian merah oksigen yang tinggi mendominasi, kemudian hijau oksigen dan nitrogen biru / merah, lalu akhirnya nitrogen biru / merah ketika tabrakan mencegah oksigen dari memancarkan apa-apa. Green is the most common of all auroras. Hijau adalah yang paling umum dari semua aurora. Behind it is pink, a mixture of light green and red, followed by pure red, yellow (a mixture of red and green), and lastly pure blue. Dibalik itu adalah pink, campuran cahaya hijau dan merah, diikuti oleh merah murni, kuning (campuran merah dan hijau), dan terakhir biru murni.
Auroras are associated with the solar wind, a flow of ions continuously flowing outward from the Sun. Aurora dikaitkan dengan angin surya, aliran ion terus mengalir keluar dari Matahari. The Earth's magnetic field traps these particles, many of which travel toward the poles where they are accelerated toward Earth. perangkap magnetik Bumi lapangan partikel-partikel ini, banyak yang perjalanan menuju ke kutub di mana mereka dipercepat ke arah Bumi. Collisions between these ions and atmospheric atoms and molecules cause energy releases in the form of auroras appearing in large circles around the poles. Tabrakan antara ion dan atom molekul atmosfer dan menyebabkan melepaskan energi dalam bentuk aurora muncul di lingkaran besar di sekitar kutub. Auroras are more frequent and brighter during the intense phase of the solar cycle when coronal mass ejections increase the intensity of the solar wind. [ 3 ] Seen from space, these fiery curtains form a thin ring in the shape of a monk's tonsure . Aurora lebih sering dan terang selama fase kuat dari siklus matahari ketika ejections coronal mass meningkatkan intensitas angin surya. [3] Dilihat dari ruang angkasa, tirai ini berapi-api membentuk cincin tipis dalam bentuk sebuah 's mencukur ubun-ubun biarawan .
Typically the aurora appears either as a diffuse glow or as "curtains" that approximately extend in the east-west direction. Biasanya aurora muncul baik sebagai cahaya difus atau sebagai "tirai" yang kira-kira memperpanjang ke arah timur-barat. At some times, they form "quiet arcs"; at others ("active aurora"), they evolve and change constantly. Pada beberapa kali, mereka membentuk "busur tenang"; pada orang lain ("aurora aktif"), mereka berkembang dan berubah terus-menerus. Each curtain consists of many parallel rays, each lined up with the local direction of the magnetic field lines, suggesting that auroras are shaped by Earth's magnetic field. tirai Masing-masing terdiri dari sinar sejajar banyak, masing-masing berbaris dengan arah lokal dari garis-garis medan magnet, menunjukkan bahwa aurora dibentuk oleh medan magnet bumi. Indeed, satellites show electrons to be guided by magnetic field lines, spiraling around them while moving towards Earth. Memang, satelit menunjukkan elektron akan dipandu dengan garis-garis medan magnet, spiral sekitar mereka sambil bergerak ke arah Bumi.
The similarity to curtains is often enhanced by folds called "striations". Kesamaan untuk tirai sering ditingkatkan dengan lipatan yang disebut "striations". When the field line guiding a bright auroral patch leads to a point directly above the observer, the aurora may appear as a "corona" of diverging rays, an effect of perspective . Ketika garis lapangan membimbing seorang patch auroral terang mengarah ke suatu titik tepat di atas pengamat, aurora dapat muncul sebagai "corona" sinar divergen, pengaruh perspektif .
Although it was first mentioned by Ancient Greek explorer / geographer Pytheas , Hiorter and Celsius first described in 1741 evidence for magnetic control, namely, large magnetic fluctuations occurred whenever the aurora was observed overhead. Meskipun pertama kali disebutkan oleh Yunani Kuno penjelajah / geografer Pytheas , Hiorter dan Celcius pertama kali dijelaskan pada 1741 bukti untuk kontrol magnetik, yaitu, fluktuasi magnet besar terjadi setiap kali aurora diamati overhead. This indicates (it was later realized) that large electric currents were associated with the aurora, flowing in the region where auroral light originated. Kristian Birkeland (1908) [ 4 ] deduced that the currents flowed in the east-west directions along the auroral arc, and such currents, flowing from the dayside towards (approximately) midnight were later named "auroral electrojets" (see also Birkeland currents ). Hal ini menunjukkan (itu kemudian menyadari) bahwa besar arus listrik dikaitkan dengan aurora, mengalir di daerah mana cahaya aurora berasal. Kristian Birkeland (1908) [4] menyimpulkan bahwa arus mengalir dalam arah barat-timur sepanjang busur auroral , dan arus demikian, mengalir dari dayside menuju (kurang lebih) tengah malam kemudian bernama "electrojets aurora" (lihat juga arus Birkeland ).
On 26 February 2008, THEMIS probes were able to determine, for the first time, the triggering event for the onset of magnetospheric substorms . [ 5 ] Two of the five probes, positioned approximately one third the distance to the moon, measured events suggesting a magnetic reconnection event 96 seconds prior to auroral intensification. [ 6 ] Dr. Pada tanggal 26 Februari 2008, Themis probe yang dapat menentukan, untuk pertama kalinya, acara memicu untuk awal substorms magnetospheric . [5] Dua dari lima probe, posisi kira-kira sepertiga jarak ke bulan, peristiwa diukur menyarankan acara rekoneksi magnetik 96 intensifikasi detik sebelum auroral ke. [6] Dr Vassilis Angelopoulos of the University of California, Los Angeles , the principal investigator for the THEMIS mission, claimed, "Our data show clearly and for the first time that magnetic reconnection is the trigger." [ 7 ] Vassilis Angelopoulos dari Universitas California, Los Angeles , penyelidik utama misi Themis, menyatakan, "Data kami menunjukkan dengan jelas dan untuk pertama kalinya bahwa rekoneksi magnetik adalah pelatuk." [7]
Still more evidence for a magnetic connection are the statistics of auroral observations. Elias Loomis (1860) and later in more detail Hermann Fritz (1881) [ 8 ] established that the aurora appeared mainly in the "auroral zone", a ring-shaped region with a radius of approximately 2500 km around Earth's magnetic pole. Masih lebih banyak bukti untuk koneksi magnetik adalah statistik pengamatan aurora. Elias Loomis (1860) dan kemudian secara lebih rinci Hermann Fritz (1881) [8] menetapkan bahwa aurora muncul terutama dalam "zona aurora", sebuah wilayah berbentuk cincin dengan radius sekitar 2500 km di sekitar kutub magnet bumi. It was hardly ever seen near the geographic pole, which is about 2000 km away from the magnetic pole. Hal itu hampir tidak pernah terlihat di dekat kutub geografis, yang berjarak sekitar 2000 km jauhnya dari kutub magnet. The instantaneous distribution of auroras ("auroral oval", Yasha/Jakob Feldstein 1963 [ 9 ] ) is slightly different, centered about 3-5 degrees nightward of the magnetic pole, so that auroral arcs reach furthest towards the equator around midnight. Distribusi sesaat aurora ("oval aurora", Yasha / Jakob Feldstein 1963 [9] ) adalah sedikit berbeda, berpusat sekitar 3-5 derajat nightward dari kutub magnet, sehingga busur auroral mencapai terjauh menuju khatulistiwa sekitar tengah malam. The aurora can be seen best at this time. Aurora dapat dilihat terbaik pada saat ini.
[ edit ] Solar wind and the magnetosphere [ sunting ] angin Solar dan magnetosfer
The Earth is constantly immersed in the solar wind , a rarefied flow of hot plasma (gas of free electrons and positive ions) emitted by the Sun in all directions, a result of the two-million-degree heat of the Sun's outermost layer, the corona . Bumi terus-menerus tenggelam dalam angin matahari , aliran yang kompleks plasma panas (gas elektron bebas dan ion positif) yang dipancarkan oleh Matahari ke segala arah, akibat-juta derajat panas dua dari Sun terluar lapisan tersebut, korona . The solar wind usually reaches Earth with a velocity around 400 km/s, density around 5 ions/cm 3 and magnetic field intensity around 2–5 nT ( nanoteslas ; Earth's surface field is typically 30,000–50,000 nT). Angin matahari biasanya mencapai bumi dengan kecepatan sekitar 400 km / s, kepadatan sekitar 5 ion / cm 3 dan intensitas medan magnet sekitar 2-5 nT ( nanoteslas ; permukaan bumi ladang biasanya 30,000-50,000 nT). These are typical values. Ini adalah nilai-nilai khas. During magnetic storms , in particular, flows can be several times faster; the interplanetary magnetic field (IMF) may also be much stronger. Selama badai magnetik , khususnya, arus bisa beberapa kali lebih cepat, sedangkan medan magnet antarplanet (IMF) juga mungkin jauh lebih kuat.
The IMF originates on the Sun, related to the field of sunspots , and its field lines (lines of force) are dragged out by the solar wind. IMF berasal pada Sun, terkait dengan bidang bintik matahari , serta lapangan garis (garis-garis gaya) yang diseret keluar oleh angin matahari. That alone would tend to line them up in the Sun-Earth direction, but the rotation of the Sun skews them (at Earth) by about 45 degrees, so that field lines passing Earth may actually start near the western edge ("limb") of the visible Sun. [ 10 ] Itu saja akan cenderung garis mereka ke arah Matahari-Bumi, tapi rotasi Matahari skews mereka (di Bumi) sekitar 45 derajat, sehingga garis-garis medan lewat Bumi benar-benar dapat mulai dekat tepi barat ("anggota tubuh") dari Matahari terlihat. [10]
Earth's magnetosphere is formed by the impact of the solar wind on the Earth's magnetic field. Bumi magnetosfer dibentuk oleh dampak dari angin matahari pada Teman medan magnet bumi. It forms an obstacle to the solar wind, diverting it, at a distance of about 70,000 km, forming a bow shock 12,000 km to 15,000 km further upstream. Membentuk hambatan bagi angin matahari, mengalihkan itu, pada jarak sekitar 70.000 km, membentuk kejutan busur 12.000 km 15.000 km lebih hulu. The width of the magnetosphere abreast of Earth, is typically 190,000 km, and on the night side a long "magnetotail" of stretched field lines extends to great distances. Lebar mengikuti Magnetosfer Bumi, biasanya 190.000 km, dan di sisi malam yang "magnetosfer" panjang garis-garis medan membentang meluas sampai ke jarak yang jauh.
The magnetosphere is full of ions trapped as the solar wind passes the Earth. magnetosfer ini penuh dengan ion terjebak sebagai angin surya melewati Bumi. Perturbations in the solar wind increase this flow of ions. Gangguan di angin surya peningkatan aliran ion. The excess moving along field lines and eventually accelerated toward the poles are responsible for changes in the aurora. Kelebihan bergerak sepanjang garis-garis medan dan akhirnya dipercepat ke arah kutub bertanggung jawab untuk perubahan aurora.
They are occasionally seen in temperate latitudes, when a magnetic storm temporarily expands the auroral oval. Mereka kadang-kadang terlihat di daerah beriklim sedang, ketika sebuah badai magnetik untuk sementara memperluas oval aurora. Large magnetic storms are most common during the peak of the eleven-year sunspot cycle or during the three years after that peak. [ citation needed ] However, within the auroral zone the likelihood of an aurora occurring depends mostly on the slant of interplanetary magnetic field (IMF) lines (the slant is known as B z ), being greater with southward slants. badai magnetik besar yang paling umum selama puncak sebelas tahun siklus sunspot atau selama tiga tahun setelah puncak itu. [ rujukan? ] Namun, dalam zona aurora kemungkinan sebuah aurora yang terjadi sangat tergantung kemiringan medan magnet antarplanet (IMF) baris (miring dikenal sebagai B z), yang lebih besar dengan miring ke selatan.
Geomagnetic storms that ignite auroras actually happen more often during the months around the equinoxes . Geomagnetik badai yang memicu aurora sebenarnya terjadi lebih sering pada bulan-bulan sekitar ekuinoks . It is not well understood why geomagnetic storms are tied to Earth's seasons while polar activity is not. Hal ini tidak dipahami mengapa badai geomagnetik terikat untuk musim bumi sementara aktivitas kutub tidak. But it is known that during spring and autumn, the interplanetary magnetic field and that of Earth link up. Tetapi diketahui bahwa selama musim semi dan musim gugur, medan magnet antarplanet dan Bumi berhubungan. At the magnetopause , Earth's magnetic field points north. Pada magnetopause , magnet ladang poin Bumi utara. When B z becomes large and negative (ie, the IMF tilts south), it can partially cancel Earth's magnetic field at the point of contact. Ketika B z menjadi besar dan negatif (yaitu, IMF miring selatan), maka sebagian dapat membatalkan ladang magnet bumi pada titik kontak. South-pointing B z 's open a door through which energy from the solar wind can reach Earth's inner magnetosphere. -Menunjuk B z Selatan 's membuka pintu melalui mana energi dari angin matahari dapat mencapai batin magnetosfer Earth.
The peaking of B z during this time is a result of geometry. Yang memuncak B z selama ini adalah hasil dari geometri. The IMF comes from the Sun and is carried outward with the solar wind. IMF berasal dari Matahari dan dibawa ke luar dengan angin surya. The rotation of the Sun causes the IMF to have a spiral shape . Rotasi Matahari menyebabkan IMF untuk memiliki bentuk spiral . The southward (and northward) excursions of B z are greatest during April and October, when Earth's magnetic dipole axis is most closely aligned with the Parker spiral. The selatan (dan utara) wisata B z yang terbesar selama April dan Oktober, ketika magnet dipol's sumbu Bumi yang paling berkaitan erat dengan spiral Parker.
However, B z is not the only influence on geomagnetic activity. Namun, B z bukan hanya berpengaruh pada aktivitas geomagnetik. The Sun's rotation axis is tilted 8 degrees with respect to the plane of Earth's orbit. sumbu rotasi Matahari dimiringkan 8 derajat terhadap bidang orbit Bumi. The solar wind blows more rapidly from the Sun's poles than from its equator, thus the average speed of particles buffeting Earth's magnetosphere waxes and wanes every six months. Angin berhembus matahari lebih cepat dari kutub Matahari dari dari khatulistiwa, sehingga kecepatan rata-rata partikel hentakan lilin magnetosfer bumi dan berkurang setiap enam bulan. The solar wind speed is greatest – by about 50 km/s, on average – around 5 September and 5 March when Earth lies at its highest heliographic latitude. Kecepatan angin surya terbesar - sekitar 50 km / s, rata-rata - sekitar 5 September dan 5 Maret ketika Bumi terletak di lintang tertinggi heliographic nya.
Still, neither B z nor the solar wind can fully explain the seasonal behavior of geomagnetic storms. Namun, tidak B z maupun angin matahari sepenuhnya dapat menjelaskan perilaku musiman badai geomagnetik. Those factors together contribute only about one-third of the observed semiannual variations. Faktor-faktor bersama-sama memberikan kontribusi hanya sekitar sepertiga dari setengah tahunan variasi yang diamati.
Aurora signifikansi peristiwa sejarah
The auroras that resulted from the " great geomagnetic storm " on both 28 August and 2 September 1859 are thought the most spectacular in recent recorded history. Balfour Stewart , in a paper [ 11 ] [ 12 ] to the Royal Society on 21 November 1861, described both auroral events as documented by a self-recording magnetograph at the Kew Observatory and established the connection between the 2 September 1859 auroral storm and the Carrington -Hodgson flare event when he observed that "it is not impossible to suppose that in this case our luminary was taken in the act ." Aurora yang dihasilkan dari " badai geomagnetik besar "pada kedua 28 Agustus dan 2 September 1859 adalah pemikiran yang paling spektakuler dalam sejarah baru-baru ini. Balfour Stewart , dalam makalah [11] [12] kepada Royal Society pada tanggal 21 November 1861, digambarkan baik acara auroral yang didokumentasikan oleh diri-rekaman magnetograph di Observatorium Kew dan mendirikan hubungan antara auroral September 1859 badai 2 dan Carrington suar acara-Hodgson ketika ia mengamati bahwa "tidak mungkin untuk menganggap bahwa dalam kasus ini kami termasyhur diambil dalam bertindak. " The second auroral event, which occurred on 2 September 1859 as a result of the exceptionally intense Carrington -Hodgson white light solar flare on 1 September 1859 produced auroras so widespread and extraordinarily brilliant that they were seen and reported in published scientific measurements, ships' logs and newspapers throughout the United States , Europe , Japan and Australia . Acara auroral kedua, yang terjadi pada 2 September 1859 sebagai akibat dari sangat intens Carrington putih terang-Hodgson surya suar pada 1 September 1859 menghasilkan aurora begitu meluas dan luar biasa brilian bahwa mereka dilihat dan dilaporkan dalam pengukuran ilmiah yang diterbitkan, kapal 'log dan surat kabar di seluruh Amerika Serikat , Eropa , Jepang dan Australia . It was reported by the New York Times [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] that in Boston on Friday 2 September 1859 the aurora was "so brilliant that at about one o'clock ordinary print could be read by the light ". [ 14 ] [ 16 ] [ 17 ] One o'clock Boston time on Friday 2 September, would have been 6:00 GMT and the self-recording magnetograph at the Kew Observatory was recording the geomagnetic storm , which was then one hour old, at its full intensity. Hal ini dilaporkan oleh New York Times [13] [14] [15] bahwa di Boston pada hari Jumat 2 September 1859 aurora "sangat brilian bahwa pada sekitar 1:00 cetak biasa dapat dibaca oleh cahaya ". [14 ] [16] [17] Satu jam Boston waktu pada hari Jumat 2 September, akan menjadi 06:00 GMT dan diri-rekaman magnetograph di Observatorium Kew adalah rekaman badai geomagnetik , yang kemudian satu jam tua, di nya penuh intensitas. Between 1859 and 1862, Elias Loomis published a series of nine papers on the Great Auroral Exhibition of 1859 in the American Journal of Science where he collected world wide reports of the auroral event. Antara 1859 dan 1862, Elias Loomis menerbitkan serangkaian sembilan makalah di Great Auroral Pameran 1859 di American Journal of Science di mana ia mengumpulkan berbagai laporan dunia dari peristiwa aurora. The aurora is thought to have been produced by one of the most intense coronal mass ejections in history, very near the maximum intensity that the Sun is thought to be capable of producing. Aurora diperkirakan telah diproduksi oleh salah satu yang paling intens coronal mass ejections dalam sejarah, sangat dekat dengan intensitas maksimum yang Matahari dianggap mampu menghasilkan. It is also notable for the fact that it is the first time where the phenomena of auroral activity and electricity were unambiguously linked. Hal ini juga terkenal karena fakta bahwa itu adalah saat pertama di mana fenomena aktivitas aurora dan listrik yang jelas terkait. This insight was made possible not only due to scientific magnetometer measurements of the era but also as a result of a significant portion of the 125,000 miles (201,000 km) of telegraph lines then in service being significantly disrupted for many hours throughout the storm. Wawasan ini dimungkinkan bukan hanya karena ilmiah magnetometer pengukuran zaman tetapi juga sebagai akibat dari sebagian besar dari 125.000 mil (201.000 km) dari telegraf garis maka dalam jasa yang secara signifikan terganggu selama berjam-jam di seluruh badai. Some telegraph lines however seem to have been of the appropriate length and orientation to produce a sufficient geomagnetically induced current from the Electromagnetic field to allow for continued communication with the telegraph operators' power supplies switched off. Beberapa baris telegraf Namun tampaknya telah panjang yang sesuai dan orientasi untuk menghasilkan cukup geomagnetically arus induksi dari lapangan elektromagnetik untuk memungkinkan komunikasi dilanjutkan dengan 'operator telegraf pasokan daya dimatikan. The following conversation occurred between two operators of the American Telegraph Line between Boston and Portland, Maine , on the night of 2 September 1859 and reported in the Boston Traveler : Pembicaraan berikut terjadi antara dua operator dari American Telegraph Line antara Boston dan Portland, Maine , pada malam tanggal 2 September 1859 dan dilaporkan dalam Traveler Boston:
Asal
The ultimate energy source of the aurora is the solar wind flowing past the Earth. Sumber energi utama aurora adalah angin matahari mengalir melewati Bumi. The magnetosphere and solar wind consist of plasma (ionized gas), which conducts electricity. Magnetosfer dan angin matahari terdiri dari plasma (gas terionisasi), yang melakukan listrik. It is well known (since Michael Faraday 's [1791 - 1867] work around 1830) that when an electrical conductor is placed within a magnetic field while relative motion occurs in a direction that the conductor cuts across (or is cut by ), rather than along , the lines of the magnetic field, an electric current is said to be induced into that conductor and electrons will flow within it. Hal ini juga dikenal (sejak Michael Faraday 's [1791-1867] bekerja di sekitar 1830) bahwa ketika sebuah konduktor listrik ditempatkan dalam medan magnet sementara gerak relatif terjadi pada arah yang memotong konduktor di (atau dipotong oleh), bukan dari sepanjang, garis medan magnet, arus listrik dikatakan diinduksi ke dalam konduktor dan elektron akan mengalir di dalamnya. The amount of current flow is dependent upon a) the rate of relative motion, b) the strength of the magnetic field, c) the number of conductors ganged together and d) the distance between the conductor and the magnetic field, while the direction of flow is dependent upon the direction of relative motion. Dynamos make use of this basic process ("the dynamo effect "), any and all conductors, solid or otherwise are so affected including plasmas or other fluids. Jumlah arus tergantung pada a) laju gerak relatif, b) kekuatan medan magnet, c) jumlah konduktor mengeroyok bersama-sama dan d) jarak antara konduktor dan medan magnet, sedangkan arah aliran tergantung pada arah gerak relatif. dinamo memanfaatkan proses dasar ("yang efek dinamo "), dan semua konduktor apapun, padat atau begitu termasuk terpengaruh plasma atau cairan lainnya.
In particular the solar wind and the magnetosphere are two electrically conducting fluids with such relative motion and should be able (in principle) to generate electric currents by "dynamo action", in the process also extracting energy from the flow of the solar wind. Secara khusus angin matahari dan magnetosfer adalah dua elektrik cairan dengan melakukan gerak relatif tersebut dan harus mampu (pada prinsipnya) untuk menghasilkan arus listrik dengan "aksi dinamo", dalam proses juga mengekstrak energi dari aliran angin matahari. The process is hampered by the fact that plasmas conduct easily along magnetic field lines, but not so easily perpendicular to them. Proses ini terhambat oleh kenyataan bahwa plasma mudah melakukan garis-garis medan magnet, tetapi tidak begitu mudah tegak lurus terhadap mereka. So it is important that a temporary magnetic connection be established between the field lines of the solar wind and those of the magnetosphere, by a process known as magnetic reconnection . Jadi, penting bahwa koneksi magnet sementara dibentuk antara garis bidang angin matahari dan orang-orang dari magnetosfer, dengan proses yang dikenal sebagai rekoneksi magnetik . It happens most easily with a southward slant of interplanetary field lines, because then field lines north of Earth approximately match the direction of field lines near the north magnetic pole (namely, into Earth), and similarly near the south magnetic pole . Ini terjadi paling mudah dengan kemiringan ke selatan garis antar bidang, karena garis-garis medan lalu ke utara Bumi kira-kira cocok dengan arah garis-garis medan di dekat kutub utara magnet (yaitu, ke Bumi), dan juga dekat kutub selatan magnetik . Indeed, active auroras (and related "substorms") are much more likely at such times. Memang, aktif aurora (dan yang terkait "substorms") jauh lebih mungkin pada saat seperti itu. Electric currents originating in such way apparently give auroral electrons their energy. arus listrik yang berasal sedemikian rupa rupanya memberikan elektron auroral energi mereka. The magnetospheric plasma has an abundance of electrons : some are magnetically trapped, some reside in the magnetotail , and some exist in the upward extension of the ionosphere , which may extend (with diminishing density) some 25,000 km around Earth. Plasma magnetospheric memiliki kelimpahan elektron : beberapa magnetis terjebak, beberapa berada di magnetosfer , dan beberapa ada di perpanjangan ke atas dari ionosfer , yang dapat memperpanjang (dengan mengurangi kepadatan) sekitar 25.000 km di sekitar Bumi.
Bright auroras are generally associated with Birkeland currents (Schield et al., 1969; [ 19 ] Zmuda and Armstrong, 1973 [ 20 ] ) which flow down into the ionosphere on one side of the pole and out on the other. aurora Bright umumnya terkait dengan arus Birkeland (Schield et al;., 1969 [19] Zmuda dan Armstrong, 1973 [20] ) yang mengalir ke dalam ionosfer di salah satu sisi tiang dan keluar di sisi lain. In between, some of the current connects directly through the ionospheric E layer (125 km); the rest ("region 2") detours, leaving again through field lines closer to the equator and closing through the "partial ring current" carried by magnetically trapped plasma. Di antara, sebagian arus menghubungkan langsung melalui lapisan E ionosfer (125 km), sisanya ("wilayah 2") jalan memutar, meninggalkan lagi melalui garis-garis medan lebih dekat dengan garis khatulistiwa dan penutupan melalui "cincin parsial saat ini" dibawa oleh magnetis terjebak plasma. The ionosphere is an ohmic conductor , so such currents require a driving voltage, which some dynamo mechanism can supply. ionosfer adalah sebuah konduktor ohmik , seperti arus sehingga memerlukan tegangan mengemudi, yang beberapa mekanisme dinamo dapat pasokan. Electric field probes in orbit above the polar cap suggest voltages of the order of 40,000 volts, rising up to more than 200,000 volts during intense magnetic storms. lapangan probe Electric di orbit di atas tutup kutub menunjukkan tegangan urutan 40.000 volt, naik hingga lebih dari 200.000 volt selama badai magnetik intens.
Ionospheric resistance has a complex nature, and leads to a secondary Hall current flow. perlawanan yg berkenaan dgn ionosfir memiliki sifat yang kompleks, dan mengarah ke sekunder Hall arus mengalir. By a strange twist of physics, the magnetic disturbance on the ground due to the main current almost cancels out, so most of the observed effect of auroras is due to a secondary current, the auroral electrojet. Dengan twist aneh fisika, gangguan magnetik pada tanah akibat arus utama hampir membatalkan keluar, sehingga sebagian besar dari efek yang diamati dari aurora adalah karena electrojet, arus sekunder aurora. An auroral electrojet index (measured in nanotesla) is regularly derived from ground data and serves as a general measure of auroral activity. Indeks electrojet auroral (diukur dalam nanotesla) secara teratur berasal dari data tanah dan berfungsi sebagai ukuran umum aktivitas aurora.
However, ohmic resistance is not the only obstacle to current flow in this circuit. Namun, tahanan bukan hambatan hanya untuk aliran arus dalam rangkaian ini. The convergence of magnetic field lines near Earth creates a "mirror effect" that turns back most of the down-flowing electrons (where currents flow upwards), inhibiting current-carrying capacity. Konvergensi dari garis-garis medan magnet dekat Bumi menciptakan "efek cermin" yang mengubah kembali sebagian besar elektron mengalir turun-(di mana arus mengalir ke atas), kapasitas pembawa arus menghambat. To overcome this, part of the available voltage appears along the field line ("parallel to the field"), helping electrons overcome that obstacle by widening the bundle of trajectories reaching Earth; a similar "parallel potential" is used in "tandem mirror" plasma containment devices. Untuk mengatasi hal ini, bagian dari tegangan yang tersedia akan muncul di sepanjang garis lapangan ("paralel ke lapangan"), membantu mengatasi elektron yang kendala oleh pelebaran bundel lintasan mencapai Bumi, "potensial paralel" yang sama digunakan dalam "cermin tandem" plasma penahanan perangkat. A feature of such voltage is that it is concentrated near Earth (potential proportional to field intensity; Persson, 1963 [ 21 ] ), and indeed, as deduced by Evans (1974) and confirmed by satellites, most auroral acceleration occurs below 10,000 km. Sebuah fitur tegangan tersebut adalah bahwa itu terkonsentrasi dekat Bumi (proporsional potensi untuk bidang intensitas; Persson, 1963 [21] ), dan memang, seperti yang dideduksi oleh Evans (1974) dan dikonfirmasi oleh satelit, auroral percepatan paling terjadi di bawah 10.000 km. Another indicator of parallel electric fields along field lines are beams of upwards flowing O+ ions observed on auroral field lines. Indikator lain dari medan listrik paralel di sepanjang garis lapangan balok ke atas mengalir O + ion diamati pada garis-garis medan aurora.
While this mechanism is probably the main source of the familiar auroral arcs, formations conspicuous from the ground, more energy might go to other, less prominent types of aurora, eg the diffuse aurora (below) and the low-energy electrons precipitated in magnetic storms (also below). Sementara mekanisme ini mungkin merupakan sumber utama dari busur auroral akrab, formasi mencolok dari tanah, lebih banyak energi mungkin pergi ke lain, kurang menonjol jenis aurora, misalnya aurora difus (di bawah) dan energi elektron rendah diendapkan di dalam badai magnetik (juga di bawah).
Some O+ ions ("conics") also seem accelerated in different ways by plasma processes associated with the aurora. Beberapa + O ion ("conics") juga tampak dipercepat dalam cara yang berbeda oleh plasma proses yang terkait dengan aurora. These ions are accelerated by plasma waves, in directions mainly perpendicular to the field lines. Ion-ion ini dipercepat oleh gelombang plasma, terutama dalam arah tegak lurus ke garis lapangan. They therefore start at their own "mirror points" and can travel only upwards. Oleh karena itu mereka mulai mereka sendiri "titik cermin" dan dapat melakukan perjalanan ke atas saja. As they do so, the "mirror effect" transforms their directions of motion, from perpendicular to the line to lying on a cone around it, which gradually narrows down. Ketika mereka melakukannya, "efek cermin" mengubah arah mereka gerak, dari tegak lurus ke garis untuk berbaring pada kerucut di sekitarnya, yang secara bertahap menyempit ke bawah.
In addition, the aurora and associated currents produce a strong radio emission around 150 kHz known as auroral kilometric radiation (AKR, discovered in 1972). Selain itu, aurora dan arus terkait menghasilkan emisi radio yang kuat sekitar 150 kHz dikenal sebagai radiasi kilometric auroral (AKR, ditemukan pada 1972). Ionospheric absorption makes AKR observable from space only. penyerapan yg berkenaan dgn ionosfir membuat AKR diamati dari luar angkasa saja.
These "parallel potentials" accelerate electrons to auroral energies and seem to be a major source of aurora. Ini "potensi paralel" mempercepat elektron untuk energi aurora dan tampaknya menjadi sumber utama aurora. Other mechanisms have also been proposed, in particular, Alfvén waves , wave modes involving the magnetic field first noted by Hannes Alfvén (1942), which have been observed in the lab and in space. Mekanisme lain juga telah diusulkan, khususnya, gelombang Alfven , gelombang mode melibatkan medan magnet pertama diungkapkan oleh Hannes Alfven (1942), yang telah diamati di laboratorium dan di ruang angkasa. The question is however whether these waves might just be a different way of looking at the above process, because this approach does not point out a different energy source, and many plasma bulk phenomena can also be described in terms of Alfvén waves. Pertanyaannya adalah apakah Namun gelombang ini hanya mungkin menjadi satu cara yang berbeda untuk melihat proses di atas, karena pendekatan ini tidak menunjukkan sumber energi yang berbeda, dan fenomena banyak plasma massal juga dapat dijelaskan dalam bentuk gelombang Alfven.
Pada planet lain
Both Jupiter and Saturn have magnetic fields much stronger than Earth's (Jupiter's equatorial field strength is 4.3 gauss, compared to 0.3 gauss for Earth), and both have large radiation belts. Baik Jupiter dan Saturnus memiliki medan magnet lebih kuat dari bumi (kuat medan khatulistiwa's Jupiter adalah 4,3 gauss, dibandingkan dengan 0,3 gauss untuk Bumi), dan keduanya memiliki sabuk radiasi besar. Auroras have been observed on both, most clearly with the Hubble Space Telescope . Aurora telah diamati pada kedua, paling jelas dengan Hubble Space Telescope . Uranus and Neptune have also been observed to have auroras. [ 22 ] Uranus dan Neptunus juga telah diamati memiliki aurora. [22]
The auroras on the gas giants seem, like Earth's, to be powered by the solar wind. Aurora pada gas raksasa tampak, seperti Bumi, yang akan didukung oleh angin matahari. In addition, however, Jupiter's moons, especially Io , are powerful sources of auroras on Jupiter. Selain itu, bagaimanapun,'s bulan Jupiter, terutama Io , adalah sumber kuat aurora di Jupiter. These arise from electric currents along field lines ("field aligned currents"), generated by a dynamo mechanism due to the relative motion between the rotating planet and the moving moon. Ini timbul dari arus listrik di sepanjang garis-garis medan ("field arus sejajar"), yang dihasilkan oleh mekanisme dinamo karena gerak relatif antara planet berputar dan bulan bergerak. Io, which has active volcanism and an ionosphere, is a particularly strong source, and its currents also generate radio emissions, studied since 1955. Io, yang telah vulkanik aktif dan ionosfer sebuah, merupakan sumber sangat kuat, dan arus perusahaan juga menghasilkan emisi radio, dipelajari sejak 1955. Auroras have also been observed on Io , Europa, and Ganymede themselves, eg, using the Hubble Space Telescope . Aurora juga telah diamati pada Io , Europa, dan Ganymede sendiri, misalnya, menggunakan Hubble Space Telescope . These are generated when Jupiter's magnetospheric plasma impact their very thin atmospheres. Ini adalah dihasilkan ketika magnetospheric plasma Jupiter dampak atmosfer mereka sangat tipis.
Auroras have also been observed on Venus and Mars. Aurora juga telah diamati di Venus dan Mars. Because Venus has no intrinsic (planetary) magnetic field, Venusian auroras appear as bright and diffuse patches of varying shape and intensity, sometimes distributed across the full planetary disc. Karena Venus tidak memiliki medan (planet) intrinsik magnetik, aurora Venus muncul patch cerah dan menyebarkan bentuk dan intensitas yang berbeda-beda, terkadang didistribusikan di seluruh planet disk penuh. Venusian auroras are produced by the impact of electrons originating from the solar wind and precipitating in the night-side atmosphere. aurora Venus diproduksi oleh dampak elektron yang berasal dari angin matahari dan mempercepat dalam suasana malam-side. An aurora was also detected on Mars, on 14 August 2004, by the SPICAM instrument aboard Mars Express . Sebuah aurora juga terdeteksi di Mars, pada tanggal 14 Agustus 2004, oleh SPICAM instrumen pesawat Mars Express . The aurora was located at Terra Cimmeria , in the region of 177° East, 52° South. Aurora terletak di Terra Cimmeria , di wilayah 177 ° BT, 52 ° Selatan. The total size of the emission region was about 30 km across, and possibly about 8 km high. Ukuran total emisi wilayah sekitar 30 km di seluruh, dan mungkin sekitar 8 km tinggi. By analyzing a map of crustal magnetic anomalies compiled with data from Mars Global Surveyor , scientists observed that the region of the emissions corresponded to an area where the strongest magnetic field is localized. Dengan menganalisis peta anomali magnetik kerak dikompilasi dengan data dari Mars Global Surveyor , para ilmuwan mengamati bahwa daerah emisi berhubungan ke suatu daerah dimana medan magnet terkuat adalah lokal. This correlation indicates that the origin of the light emission was a flux of electrons moving along the crust magnetic lines and exciting the upper atmosphere of Mars. [ 22 ] [ 23 ] Korelasi ini menunjukkan bahwa asal-usul emisi cahaya fluks elektron yang bergerak sepanjang garis magnetik kerak dan menarik bagian atas atmosfer Mars. [22] [23]
[ edit ] History of aurora theories [ sunting ] Sejarah teori aurora
In the past theories have been proposed to explain the phenomenon. Dalam teori terakhir telah diusulkan untuk menjelaskan fenomena tersebut. These theories are now obsolete. Teori ini sekarang usang.
- Benjamin Franklin theorized that the "mystery of the Northern Lights" was caused by a concentration of electrical charges in the polar regions intensified by the snow and other moisture. [ 24 ] Benjamin Franklin berteori bahwa "misteri Cahaya Utara" disebabkan oleh konsentrasi muatan listrik di daerah kutub intensif oleh salju dan kelembaban lainnya. [24]
- Auroral electrons come from beams emitted by the Sun. Auroral elektron berasal dari balok yang dipancarkan oleh Matahari. This was claimed around 1900 by Kristian Birkeland , whose experiments in a vacuum chamber with electron beams and magnetized spheres (miniature models of Earth or "terrellas") showed that such electrons would be guided towards the polar regions. Hal ini diklaim sekitar tahun 1900 oleh Kristian Birkeland , yang eksperimen dalam ruang vakum dengan elektron balok dan bidang magnet (model miniatur Bumi atau "terrellas") menunjukkan bahwa elektron tersebut akan dipandu menuju daerah kutub. Problems with this model included absence of aurora at the poles themselves, self-dispersal of such beams by their negative charge, and more recently, lack of any observational evidence in space. Masalah dengan model ini termasuk tidak adanya aurora di kutub sendiri, self-penyebaran seperti balok oleh muatan negatif mereka, dan lebih baru-baru ini, tidak adanya bukti pengamatan di ruang angkasa.
- The aurora is the overflow of the radiation belt ("leaky bucket theory"). aurora adalah melimpah dari sabuk radiasi ("teori leaky bucket"). This was first disproved around 1962 by James Van Allen and co-workers, who showed that the high rate of energy dissipation by the aurora would quickly drain the radiation belt. Ini pertama kali dibantah sekitar 1962 oleh James Van Allen dan rekan kerja, yang menunjukkan bahwa tingginya tingkat disipasi energi dengan aurora cepat akan mengeringkan sabuk radiasi. Soon afterward, it became clear that most of the energy in trapped particles resided in positive ions, while auroral particles were almost always electrons, of relatively low energy. Segera setelah itu, menjadi jelas bahwa sebagian besar energi dalam partikel terperangkap tinggal di ion positif, sedangkan partikel auroral hampir selalu elektron, energi relatif rendah.
- The aurora is produced by solar wind particles guided by Earth's field lines to the top of the atmosphere. aurora ini diproduksi oleh angin matahari partikel dipandu oleh garis lapangan Earth ke atas atmosfer. This holds true for the cusp aurora, but outside the cusp, the solar wind has no direct access. Hal ini berlaku untuk aurora titik puncak, tetapi di luar cusp, angin matahari tidak memiliki akses langsung. In addition, the main energy in the solar wind resides in positive ions; electrons only have about 0.5 eV (electron volt), and while in the cusp this may be raised to 50–100 eV, that still falls short of auroral energies. Selain itu, energi utama dalam angin matahari berada di ion positif, elektron hanya memiliki sekitar 0,5 eV (elektron volt), dan sementara di cusp yang ini akan naik menjadi 50-100 eV, yang masih jauh lebih rendah dari energi aurora.
[ edit ] Images [ sunting ] Gambar
Images of auroras are significantly more common today due to the rise of use of digital cameras that have high enough sensitivities. [ 25 ] Film and digital exposure to auroral displays is fraught with difficulties, particularly if faithfulness of reproduction is an objective. Gambar aurora secara signifikan lebih umum hari ini akibat kenaikan penggunaan kamera digital yang memiliki kepekaan cukup tinggi. [25] Film dan paparan digital untuk menampilkan auroral penuh dengan kesulitan, terutama jika kesetiaan reproduksi tujuan. Due to the different spectral energy present, and changing dynamically throughout the exposure, the results are somewhat unpredictable. Karena sekarang spektral energi yang berbeda, dan perubahan dinamis di seluruh pemaparan, hasilnya agak sulit diprediksi. Different layers of the film emulsion respond differently to lower light levels, and choice of film can be very important. lapisan yang berbeda dari emulsi film merespon secara berbeda terhadap tingkat cahaya rendah, dan pilihan film bisa sangat penting. Longer exposures aggregate the rapidly changing energy and often blanket the dynamic attribute of a display. eksposur yang lebih lama agregat energi cepat berubah dan sering selimut atribut dinamis menampilkan. Higher sensitivity creates issues with graininess. kepekaan yang lebih tinggi menciptakan masalah dengan graininess.
David Malin pioneered multiple exposure using multiple filters for astronomical photography, recombining the images in the laboratory to recreate the visual display more accurately. [ 26 ] For scientific research, proxies are often used, such as ultra-violet, and re-coloured to simulate the appearance to humans. David Malin dipelopori beberapa paparan menggunakan beberapa filter untuk fotografi astronomi, mengkombinasikan gambar di laboratorium untuk menciptakan tampilan visual yang lebih akurat. [26] Untuk penelitian ilmiah, proxy sering digunakan, seperti ultra-violet, dan re-berwarna untuk mensimulasikan penampilan untuk manusia. Predictive techniques are also used, to indicate the extent of the display, a highly useful tool for aurora hunters. [ 27 ] Terrestrial features often find their way into aurora images, making them more accessible and more likely to be published by the major websites. [ 28 ] It is possible to take excellent images with standard film (using ISO ratings between 100 and 400) and a single-lens reflex camera with full aperture , a fast lens (f1.4 50 mm, for example), and exposures between 10 and 30 seconds, depending on the aurora's display strength. [ 29 ] teknik prediktif juga digunakan, untuk menunjukkan tingkat tampilan, alat yang sangat berguna bagi pemburu aurora. [27] Terestrial fitur sering menemukan jalan mereka ke dalam gambar aurora, membuat mereka lebih mudah diakses dan lebih mungkin diterbitkan oleh situs web utama. [28] Hal ini dimungkinkan untuk mengambil gambar yang sangat baik dengan film standar (menggunakan peringkat ISO antara 100 dan 400) dan kamera refleks lensa-tunggal dengan penuh aperture , lensa cepat (f1.4 50 mm, misalnya), dan eksposur antara 10 dan 30 detik, tergantung's tampilan kekuatan aurora. [29]
Early work on the imaging of the auroras was done in 1949 by the University of Saskatchewan using the SCR-270 radar. Awal bekerja pada pencitraan dari aurora dilakukan pada tahun 1949 oleh University of Saskatchewan menggunakan SCR-270 radar.
