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摘要：南极的极光，2004年被美国宇航局的图像航天器捕获。美国宇航局/加州大学伯克利分校一层致密的分子和带电粒子，称为电离层，悬挂在地球上层大气中，从距地球表面约35英里处开始，一直延伸到620英里以外。来自下面的无线电信号从电离层反射回地面上的仪器。在电离层与磁场重叠的地方，天空爆发出令人难以置信的亮光。有了这些知识，他们希望能更好地预测电离层的中断，并防止可能在地面上引起的问题。
一层致密的分子和带电粒子，称为电离层，悬挂在地球上层大气中，从距地球表面约35英里（60公里）处开始，一直延伸到620英里（1000公里）以外。来自上面的太阳辐射使悬浮在大气层中的粒子受到冲击。来自下面的无线电信号从电离层反射回地面上的仪器。在电离层与磁场重叠的地方，天空爆发出令人难以置信的亮光。
电离层在哪里“几个不同的层组成了地球的大气层，包括从31英里（50公里）开始的中间层和从53英里（85公里）开始的热层。根据UCAR科学教育中心的说法，电离层由中间层和热层中的三个部分组成，分别标记为D层、E层和F层。
极端紫外线和来自太阳的X射线轰击大气层的这些上部区域，击中这些层中的原子和分子。强大的辐射将带负电荷的电子从粒子中逐出，改变了这些粒子的电荷。由此产生的自由电子云和带电粒子（称为离子）被称为“电离层”。电离气体或等离子体与密度更高的中性大气混合。
电离层中离子的浓度随地球上太阳辐射量的变化而变化。电离层在白天变得致密，充满了带电粒子，但在晚上，随着带电粒子与位移的电子重新结合，这种密度会降低。根据美国宇航局的说法，电离层的整个层在这一天的周期中出现和消失。太阳辐射也会在11年内波动，这意味着太阳可能会根据不同的年份释放出或多或少的辐射。
爆炸性的太阳耀斑和阵阵太阳风会在电离层引起突然的变化，与高空风和地下酝酿的恶劣天气系统相结合，
地球电离层，一个带电粒子区域，一直延伸到地球和空间的边界。（美国宇航局戈达德太空飞行中心，杜伯斯坦）照亮天空炽热的太阳表面排出大量带电粒子，这些粒子流被称为太阳风。根据美国宇航局马歇尔太空飞行中心的数据，太阳风以每秒25英里（40公里）的速度在太空中飞行。太阳风到达地球磁场和下面的电离层时，会在夜空中引发一种五颜六色的化学反应，称为极光。
当太阳风掠过地球时，地球会保持在磁场（也称为磁层）后面的屏蔽状态。磁气圈通过在地核中搅动熔融的铁而产生，将太阳辐射向两极发送。在那里，带电粒子与电离层中旋转的化学物质相撞，产生了迷人的极光。
科学家发现太阳自身的磁场挤压了地球较弱的极光，将极光移向了行星的夜晚，据《国家地理》报道，在北极圈和南极圈附近的
，极光每晚都会划过天空。五颜六色的光幕，分别被称为北极光和南极光，悬挂在地球表面上方约620英里（1000公里）处。当离子撞击电离层下部的氧粒子时，极光发出绿黄色的光。波士顿大学的地球物理学家西村俊美说：“虽然很少发生这种情况，但红光经常沿着极光边缘绽放，夜间天空中也会出现紫色和蓝色。”例如，是什么导致了一种特殊的极光颜色，比如pur呃，还是个谜。
史蒂夫是谁“除了极光，电离层还举办了其他令人印象深刻的灯光秀。
在2016年，市民科学家发现了一个特别引人注目的现象，科学家们对此难以解释，Live Science姐妹网站空间此前报道。明亮的白光和粉红色的河流流过加拿大，加拿大比大多数极光出现的地方还要南。偶尔也会有一些绿色的东西加入进来。这些神秘的光被命名为史蒂夫是为了向动画片《越过树篱》致敬，后来被重新命名为“强大的热发射速度增强”——简称史蒂夫。
“我们研究极光已经有几百年了，我们不能，也仍然不能解释史蒂夫是什么，”加雷斯·佩里说，新泽西理工学院的空间气象科学家。”这很有趣，因为它的发射和性质与我们在电离层观察到的任何东西都不一样，至少在光学方面是这样。
根据地球物理研究快报2019年的一项研究，史蒂夫体内的绿色条纹可能与传统极光的形成方式相似，当带电粒子落在大气中。然而，在史蒂夫看来，当电离层内的粒子相互碰撞并产生热量时，光之河似乎会发光。
这张业余天文学家于2016年5月8日在华盛顿凯勒拍摄的照片被用于一项名为史蒂夫的天体现象的新研究。主要的结构是两条高出地面100英里（160公里）的高层大气排放带：一条红色的弧线和一条绿色的尖桩围栏。（Rocky Raybell）通信和导航虽然电离层中的反应使天空呈现出明亮的色彩，但它们也会扰乱无线电信号，干扰导航系统，有时会造成大面积停电。
电离层反射的无线电传输低于10兆赫，允许军方、航空公司和科学家远距离连接雷达和通信系统。当电离层像一面镜子一样平滑时，这些系统工作得最好，但它们可能会被等离子体中的不规则现象破坏。佩里说：“全球定位系统的传输通过电离层，因此也有同样的弱点。在大的地磁风暴或空间天气事件中，[电离层中的]电流会在地面、电网、管道等处产生其他电流，并造成严重破坏。”。一场这样的太阳风暴导致1989年著名的魁北克大停电。”30年后，我们的电力系统仍然容易受到此类事件的影响。
科学家利用雷达、照相机、卫星仪器和计算机模型研究电离层，以更好地了解该地区的物理和化学动力学。有了这些知识，他们希望能更好地预测电离层的中断，并防止可能在地面上引起的问题。
附加资源：
查看国家地理的神奇极光幻灯片。了解GPS如何与史密森国家航空航天博物馆合作。观看来自诺瓦和汗学院的地球磁场动画特别申明：本文内容来源网络，版权归原作者所有，如有侵权请立即与我们联系（devmax@126.com），我们将及时处理。