极光的颜色不同？
【菜科解读】
（神秘的地球uux.cn）据美国生活科学网站（蒂莫西·施密特）：上周，一次巨大的太阳耀斑将一股来自太阳的高能粒子从太空中喷涌而出。
周末，海浪到达地球，世界各地的人们都欣赏到了两个半球异常生动的极光。
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虽然极光通常只在两极附近可见，但本周末，它被发现时南至北半球的夏威夷，北至南部的麦凯。
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这种壮观的极光活动高峰似乎已经结束，但如果你错过了，不要担心。
太阳正接近其11年太阳黑子周期的峰值，强烈的极光可能会在未来一年左右再次出现。
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如果你看到了极光，或者任何一张照片，你可能会想知道到底发生了什么。
是什么让极光发光，以及不同的颜色？答案是关于原子，它们是如何被激发的，以及它们是如何放松的。
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当电子与大气相遇时
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极光是由带电的亚原子粒子（主要是电子）撞击地球大气层引起的。
这些物质一直都是从太阳发出的，但在太阳活动更大的时候会有更多。
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地球磁场保护我们大气层的大部分免受带电粒子的涌入。
但在两极附近，它们可以潜入并造成严重破坏。
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地球大气层中约有20%的氧气和80%的氮气，还有一些微量的其他物质，如水、二氧化碳（0.04%）和氩气。
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2024年5月的极光也出现在意大利北部的艾米利亚-罗马涅地区。
CC BY-NC-SA（图片来源：uux.cn/Luca Argalia/Flickr）
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当高速电子撞击高层大气中的氧分子时，它们会分裂氧分子（O₂) 转化为单个原子。
来自太阳的紫外线也能做到这一点，产生的氧原子可以与O反应₂ 产生臭氧的分子（O₃), 保护我们免受有害紫外线辐射的分子。
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但是，在极光的情况下，产生的氧原子处于激发态。
这意味着原子的电子以不稳定的方式排列，可以通过以光的形式释放能量来“弛豫”。
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什么使绿光亮起？
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正如你在烟花中看到的那样，不同元素的原子在通电时会产生不同颜色的光。
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铜原子发出蓝光，钡原子发出绿光，钠原子发出黄橙色，这在老式路灯中也可以看到。
这些发射是量子力学规则“允许”的，这意味着它们发生得非常快。
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当钠原子处于激发态时，它只在那里停留约170亿分之一秒，然后发射出一个黄色-橙色的光子。
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但是，在极光中，许多氧原子是在激发态产生的，没有“允许”的发光方式来放松。
然而，大自然找到了一条路。
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2024年5月11日，从塔斯马尼亚州的奥特兰可以看到澳大利亚极光。
（图片来源：uux.cn/AAP Image/Ithan James）
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主导极光的绿光是由氧原子发出的，氧原子从一种称为“S”的状态松弛到一种称“D”的状态。
这是一个相对缓慢的过程，平均需要将近一整秒钟的时间。
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事实上，这种转变非常缓慢，通常不会在我们在地面看到的那种气压下发生，因为被激发的原子在有机会发出可爱的绿色光子之前，会因为撞到另一个原子而失去能量。
但在大气的上游，空气压力较低，因此氧气分子较少，它们在相互碰撞之前有更多的时间，因此有机会释放光子。
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因此，科学家们花了很长时间才发现极光的绿光来自氧原子。
钠的黄橙色发光在19世纪60年代就已经为人所知，但直到20世纪20年代，加拿大科学家才发现极光的绿色是由氧气引起的。
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红光是什么造成的？
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绿光来自所谓的“被禁止”跃迁，当氧原子中的电子从一种轨道模式跳到另一种轨道时，就会发生这种跃迁。
（禁止的转换比允许的转换可能性小得多，这意味着它们需要更长的时间才能发生。
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然而，即使在发出绿色光子后，氧原子也会发现自己处于另一种不允许弛豫的激发态。
唯一的逃生途径是通过另一种被禁止的过渡，即从？D状态到？P状态，后者会发出红光。
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可以说，这种转变更是被禁止的，而且在它最终打破规则并发出红灯之前，D状态必须存活大约两分钟。
由于需要很长时间，红光只出现在高海拔地区，在那里与其他原子和分子的碰撞很少。
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此外，由于那里有如此少量的氧气，红光往往只出现在强烈的极光中——就像我们刚刚经历的那样。
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这就是为什么红光出现在绿光之上的原因。
虽然它们都起源于氧原子被禁止的弛豫，但红光的发射速度要慢得多，在较低的海拔高度与其他原子碰撞时被熄灭的几率更高。
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其他颜色，以及为什么相机能更好地看到它们
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#p#分页标题#e#绿色是极光中最常见的颜色，红色是第二常见的颜色。
特别是电离的氮分子（N₂⁺, 缺少一个电子并且具有正电荷）可以发射蓝光和红光。
这可以在低空产生品红色色调。
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如果极光足够明亮，所有这些颜色都是肉眼可见的。
然而，它们在相机镜头中显示的强度更大。
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这有两个原因。
首先，相机具有长曝光的优点，这意味着它们可以比我们的眼睛花更多的时间收集光线来产生图像。
因此，他们可以在较暗的条件下拍摄图片。
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第二个原因是，我们眼睛中的颜色传感器在黑暗中工作不太好，所以我们在弱光条件下往往会看到黑色和白色。
相机没有这个限制。
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不过不用担心。
当极光足够明亮时，肉眼就能清楚地看到极光的颜色。
巴西南部圣卡塔琳娜州遭遇严重飓风？近600只企鹅被冲上沙滩死亡
当地海洋动物护理机构PMP-BS人员表示，当地9日遭严重飓风侵袭，在部分地区甚至出现时速超过100公里的超强阵风，导致许多野生动物被吹到沙滩上，在所发现的企鹅中596只已经死亡，还有很多遗体已经彻底腐烂，怀疑可能在被吹上岸之前就已经溺死海中。
当地媒体指出，麦哲伦企鹅每年6月至10月，都会从福克兰群岛、阿根廷、智利等地迁徙到巴西圣卡塔琳娜岸边觅食，由于企鹅不像其他鸟类会飞，所以遇到因强风影响而吹起的巨浪时更难逃生，才会不幸淹死在大海中。
南极洲发现世界上最古老的冰芯？可能保存了500万年
现在，科学家们已经确定了可能是世界上最古老的冰芯的日期，其中一些部分可能保存了500万年前的样本。
南极洲等地的冰就像一个时间胶囊：它古老的、被困住的气泡提可以捕捉到几千年甚至几百万年前的地球大气的原始样本。
科学家们一直在寻找越来越古老的冰来扩大地球的气候记录。
像二氧化碳浓度这样的标志物可以与其他古代记录进行交叉检验，以更深入地了解遥远的过去气候是什么样的，以及事情是如何变化的。
现在，一个研究小组可能比以往任何时候都更深入地了解了迄今为止钻探到的最古老的冰芯。
该样本取自南极洲的Ong Valley，那里的冰川漂移使古冰层相对接近地表，受到一层岩石的保护。
在2017年和2018年的南半球夏季，该团队钻探了一个长9.5米（31英尺）的冰芯，并在此后分析了不同深度的材料的年龄。
研究人员检查了整个冰芯中铍、氖和铝的同位素的积累情况。
这些同位素是由高能宇宙射线与岩石物质碰撞产生的，其浓度可以提供一个指示，说明一个层最后暴露在表面的时间。
由此，研究小组能够计算出，该冰芯是由两个大的冰块堆积在一起组成的，这可能是由两个独立的冰川事件引起的。
上面的部分估计有300万年左右的历史，而下面的部分被测定为430万至510万年之间。
这几乎是之前的记录保持者（270万年）的两倍。
当然，这些都是估计，虽然可能有误差的空间，但研究小组说，分析三种不同的同位素使他们对年龄范围相当有信心。
虽然对400或500万年前的地球的一瞥无疑是非常宝贵的，但科学家们把目光投向了保存气候连续记录的冰芯。
目前的记录保持者横跨80万年，但科学家们的目标是收集不间断地延伸到一百万年的冰芯。
其中一些项目，包括Beyond EPICA，已经进行了几年的钻探活动。
这项新研究发表在《Cryosphere》杂志上。
相关报道：科学家发现世界上最古老冰芯（神秘的地球uux.cn报道）据中国科学报（李木子）：南极洲的冰层就像一个时间胶囊，其中的古老气泡提供了数千年前的地球大气层快照。
为了延长地球的气候记录，科学家一直在寻找最古老的冰层。
如今，一个团队可能发现了“金矿”。
研究人员在横贯南极山脉的昂谷发现了一根近10米长、充满沉积物的冰芯。
他们估计这些冰有500万年的历史，可能是迄今为止发现的最古老的冰。
科学家7月15日发表在《冰冻圈》杂志上的用于测量冰芯年代的方法，可能为研究其他更古老的冰层样本铺平了道路。
大多数用于科研的冰芯都是从南极洲东部的一些地点收集的，那里的冰层由于降水而一层层沉积下来，甚至比昂谷的冰层更干净。
几个国际团队正在竞相从这些更为有序的地下深层沉积物中提取最古老的连续冰芯，并希望能得到延伸至150万年前的无缝大气情况时间线。
然而，新的方法可以确定更古老冰层样本的年代。
这些样本是由冰川沉积而成的，因为它们更接近地表，所以更容易获取。
这是文章主要作者Marie Bergelin的观点。
作为一位冰川地质学家，她在美国北达科他大学工作期间曾参与了昂谷冰川项目。
Bergelin并没有深入地下钻取冰芯，而是寻思：“我们还能在哪里找到古老的冰？我们还能去哪里找到独特的矿床？”2017~2018年，研究人员在昂谷收集了冰芯，他们选择的提取地点远离任何可能污染样本的落石区域。
研究人员根据对该地区冰沉积情况的了解开发了一个模型，描述了稀有的铍、铝和氖同位素是如何随时间推移在冰中累积的。
在将该模型的预测结果与10米长冰芯中测得的同位素剖面进行比较后，他们估算出，在一定深度内，一些冰的历史大约有300万年。
在该深度以下，同位素浓度远高于预期，这使得研究小组得出结论，在昂谷的这一地区，两个独立的冰层相互堆叠。
他们估计，其中更古老、更深的冰层年代在430万年到510万年之间。
纽约城市大学冰川地质学家Alia Lesnek说：“他们实际上为这片冰层提供了以前无法做到的数据分析，这令人非常兴奋。
”其他研究人员对该结果表示质疑，因为Bergelin和同事没有收集到碳同位素水平等数据，而根据这些数据可能会得出不同的年代。
科学家还想知道，该模型是否能适用于昂谷以外的冰层。
Bergelin说，测量3种同位素应该足以得出结论，因为大多数研究只使用一种或两种同位素，而碳14的衰变速度太快，无法确定数百万年前的冰层年代。
她认为，该模型可以应用于其他具有类似、孤立和埋藏冰层的南极地区。
尽管如此，科学家仍然对该冰层的年代及其意义感到兴奋。
“这项研究提供了非常有力的证据，证明冰芯或冰层样本可以保存300万年或400万年。
”曾就职于普林斯顿大学的古气候学家Yuzhen Yan说，“这为未来的钻取作业开辟了新的可能性。
”目前，最古老的连续冰芯可以追溯到80万年前的气候记录。
但科学家希望有一个不间断的环境记录，可以追溯到大约100万年前，当时地球气候发生了重大变化，冰河期的周期减缓。
理解发生这种突然变化的原因，可能有助科学家明确今天的气候变暖将带来什么。
一些项目已经开始钻探。
其中包括俄罗斯的VOICE项目和10个欧洲国家的合作项目Beyond EPICA。
“我们的目标是从南极洲的不同地方获得多个冰芯，以确保记录的准确性。
因此，只有一个国家或一个团体是不可能做到的。
”日本东京国家极地研究所的古气候学家Kenji Kawamura说。
