事業(yè)單位公共基礎(chǔ)知識(shí)：美麗的極光中蘊(yùn)含考點(diǎn)

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近日，我國(guó)多地出現(xiàn)極光現(xiàn)象。繼11月5日新疆等地觀測(cè)到紅色極光后，12月1日，漠河和佳木斯等地再次觀測(cè)到紅色極光。甚至連北京懷柔也有攝影愛(ài)好者拍到了紅白雙色的極光，引發(fā)網(wǎng)友熱議。

一、何為極光?

極光產(chǎn)生的條件有三個(gè)：大氣、磁場(chǎng)、高能帶電粒子。地球上的極光是由于來(lái)自磁層和太陽(yáng)風(fēng)的帶電高能粒子被地磁場(chǎng)導(dǎo)引帶進(jìn)地球大氣層，并與高層大氣(熱層)中的原子碰撞造成的發(fā)光現(xiàn)象。美國(guó)空間天氣預(yù)報(bào)中心于12月1日晚觀測(cè)到G3級(jí)地磁暴。這次地磁暴主要由一次M9.9(R2中度)耀斑相關(guān)的日冕物質(zhì)拋射(CME)引起。地磁暴偏向東半球，最強(qiáng)中心位于西伯利亞上空，因此在我國(guó)高緯度地區(qū)可以觀測(cè)到極光現(xiàn)象。

極光變化莫測(cè)，每天的樣子都不一樣。一般極光在入夜之后會(huì)像一條展開(kāi)的顏色較淡的銀河，隨著夜色加深，色彩逐漸變濃、變綠，還會(huì)出現(xiàn)粉色、藍(lán)紫色和紅色。極光的顏色通常與大氣粒子的種類(lèi)有關(guān)。太陽(yáng)風(fēng)的高能粒子激發(fā)高層(200千米至500千米)的氧原子一般會(huì)發(fā)出紅光，激發(fā)氮原子一般發(fā)藍(lán)到紫光，而到達(dá)低層(100千米至200千米)的太陽(yáng)風(fēng)粒子激發(fā)氧原子主要發(fā)綠光。因?yàn)槿搜蹖?duì)綠光和白光更為敏感，所以我們看到的極光主要是綠白色的。

另外，我們看到極光變來(lái)變?nèi)ィ�并不是高層大氣在運(yùn)動(dòng)，而是因?yàn)轱w入地球大氣的帶電粒子本身在運(yùn)動(dòng)和變化。

二、為何在北京也能看到極光?

盡管極光主要出現(xiàn)在高緯度地區(qū)，但是中低緯度地區(qū)也會(huì)出現(xiàn)極光，只是頻率比較低。其實(shí)，通常情況下，北京所在的北緯40度左右地區(qū)，每年可能會(huì)有幾天到幾十天能觀測(cè)到極光。不過(guò)，這只是一個(gè)大致的估計(jì)，具體數(shù)字可能會(huì)因地理位置、氣候條件和太陽(yáng)活動(dòng)的變化而有所不同。

有時(shí)極光甚至?xí)�在赤道附近的低緯度地區(qū)出現(xiàn)，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“極光暴”。這種情況雖然較為罕見(jiàn)，但一些赤道附近的國(guó)家和地區(qū)確實(shí)曾記錄到這種現(xiàn)象。這通常發(fā)生在太陽(yáng)活動(dòng)特別強(qiáng)烈的時(shí)候，太陽(yáng)風(fēng)的能量能夠越過(guò)赤道附近的磁場(chǎng)邊界，使得極光可見(jiàn)性擴(kuò)展到低緯度地區(qū)。

三、太陽(yáng)活動(dòng)的影響不可小覷

太陽(yáng)活動(dòng)周期是太陽(yáng)黑子數(shù)及其他現(xiàn)象的準(zhǔn)周期變化，大約11年為一個(gè)周期。自1749年開(kāi)始觀測(cè)以來(lái)，目前太陽(yáng)活動(dòng)已經(jīng)進(jìn)入第25個(gè)周期的高峰期。隨著太陽(yáng)活動(dòng)日益增強(qiáng)和頻繁，與太陽(yáng)活動(dòng)相關(guān)的電磁暴、高能粒子流、日冕物質(zhì)拋射活動(dòng)也日益頻繁，容易引起電離層突然擾動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)線電通信中斷，影響飛行安全，甚至還會(huì)威脅在軌人造衛(wèi)星和空間站的安全運(yùn)行。

2022年1月下旬，SpaceX用獵鷹9號(hào)火箭發(fā)射了50顆星鏈衛(wèi)星。當(dāng)時(shí)，美國(guó)空間天氣預(yù)報(bào)中心發(fā)布了中等太陽(yáng)風(fēng)警報(bào)，而SpaceX通過(guò)高層大氣模型預(yù)測(cè)太空環(huán)境是安全的。但是當(dāng)火箭在217英里(350公里)釋放荷載時(shí)，其中38顆衛(wèi)星出現(xiàn)故障，未能爬升到位于340英里(550公里)處的運(yùn)行軌道，隨后快速墜入大氣層。

2023年3月24日發(fā)生了強(qiáng)度較大的G4級(jí)地磁暴，當(dāng)時(shí)在美國(guó)南至新墨西哥州(約北緯34°)都可以看見(jiàn)極光，迫使航天公司火箭實(shí)驗(yàn)室將發(fā)射時(shí)間推遲了90分鐘。

太陽(yáng)周期的每個(gè)高峰值年持續(xù)時(shí)間為2到3年，期間的太陽(yáng)活動(dòng)會(huì)對(duì)無(wú)線電通信和電力傳輸網(wǎng)絡(luò)造成巨大影響。1989年3月的強(qiáng)太陽(yáng)活動(dòng)就導(dǎo)致全球衛(wèi)星和無(wú)線電通信信號(hào)受到干擾，加拿大魁北克省的供電網(wǎng)絡(luò)癱瘓、依靠地磁導(dǎo)航的候鳥(niǎo)遷徙受到嚴(yán)重影響。

在未來(lái)數(shù)月到一兩年，太陽(yáng)活動(dòng)還將處于高峰階段，因此我們還會(huì)看到絢麗的極光。在欣賞美麗極光的同時(shí)，我們更要密切關(guān)注未來(lái)的太陽(yáng)活動(dòng)，做好空間天氣預(yù)測(cè)與預(yù)警，并及時(shí)應(yīng)對(duì)。

以上是在公考中與極光有關(guān)的考點(diǎn)，你都掌握了嗎?下面我們通過(guò)幾道題來(lái)檢驗(yàn)一下吧!

【牛刀小試】

1.(單選題)地球上的極光是由于來(lái)自磁層和太陽(yáng)風(fēng)的帶電高能粒子被地磁場(chǎng)導(dǎo)引帶入地球大氣層，并與高層大氣(熱層)中( )碰撞造成的反光現(xiàn)象。

A.粒子

B.中子

C.原子

D.分子

【答案】C

【解析】第一步，本題考查地理國(guó)情知識(shí)。

第二步，現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)極光產(chǎn)生原理有詳細(xì)描述，地球上的極光是由于來(lái)自磁層和太陽(yáng)風(fēng)的帶電高能粒子被地磁場(chǎng)導(dǎo)引帶進(jìn)地球大氣層，并與高層大氣(熱層)中的原子碰撞造成的發(fā)光現(xiàn)象。極光不只在地球上出現(xiàn)，太陽(yáng)系內(nèi)的其它一些具有磁場(chǎng)的行星上也有極光。

因此，選擇C選項(xiàng)。

2.(單選題)下列關(guān)于極光的說(shuō)法正確的是：

A.多出現(xiàn)在高磁緯地區(qū)上空

B.是地球所特有的現(xiàn)象

C.是極晝、極夜現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

D.水汽、磁場(chǎng)和帶電粒子是其產(chǎn)生的必要條件

【答案】A

【解析】第一步，本題考查極光。

第二步，地球上的極光是由于太陽(yáng)帶電粒子流進(jìn)入地球磁場(chǎng)，在地球南北兩極附近地區(qū)的高空和高層大氣中的原子碰撞產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。帶電粒子被地球的磁場(chǎng)帶進(jìn)大氣層，大多數(shù)的極光都發(fā)生在所謂的“極光帶”，即靠近磁極的高磁緯地區(qū)上空。

因此，選擇A選項(xiàng)。

【拓展】B項(xiàng)：極光不只在地球上出現(xiàn)，太陽(yáng)系內(nèi)的其他一些具有磁場(chǎng)的行星上也有極光，如木星和土星。

C項(xiàng)：極晝與極夜的形成是由于地球公轉(zhuǎn)和黃赤交角的存在，與極光無(wú)關(guān)。

D項(xiàng)：極光產(chǎn)生的條件有三個(gè)：大氣、磁場(chǎng)、高能帶電粒子，這三者缺一不可。水汽不是極光產(chǎn)生的必要條件。

3.(單選題)下列關(guān)于自然現(xiàn)象的說(shuō)法，不正確的是：

A.在太陽(yáng)系中離太陽(yáng)最近的行星是水星

B.赤潮是因?yàn)楹Ｑ笾械母∮紊�物爆發(fā)性急劇繁殖造成海水顏色異常的現(xiàn)象

C.極光只發(fā)生在地球南北極的高緯度地區(qū)

D.月食是指月球被地影遮掩而發(fā)生的現(xiàn)象

【答案】C

【解析】第一步，本題考查天文現(xiàn)象并選錯(cuò)誤項(xiàng)。

第二步，極光是由于太陽(yáng)帶電粒子(太陽(yáng)風(fēng))進(jìn)入星球磁場(chǎng)，在星球高磁緯地區(qū)的高空，夜間出現(xiàn)的燦爛美麗的光輝。形成極光必須具備三個(gè)條件：磁場(chǎng)、大氣、高能帶電粒子(太陽(yáng)風(fēng))。極光多發(fā)生在南北極緯度高的地區(qū)。極光具有11年的活動(dòng)周期，與太陽(yáng)活動(dòng)周期有著直接的關(guān)系。太陽(yáng)活動(dòng)的峰年或者巨大的太陽(yáng)耀斑暴發(fā)會(huì)擾亂地球磁場(chǎng)，對(duì)電網(wǎng)及通訊系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，同時(shí)也使發(fā)生極光的范圍擴(kuò)大，這時(shí)在中低緯度地區(qū)也能看到極光現(xiàn)象。我國(guó)漠河一帶就可以在太陽(yáng)活動(dòng)比較強(qiáng)烈的時(shí)候看到極光。由此可知，極光只發(fā)生在地球南北極的高緯度地區(qū)的說(shuō)法是不正確的。

因此，選擇C選項(xiàng)。

【拓展】A項(xiàng)：太陽(yáng)系共有八顆行星，按照距太陽(yáng)由近到遠(yuǎn)的次序分別是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。水星是距離太陽(yáng)最近的行星。

B項(xiàng)：赤潮又稱(chēng)紅潮，是在特定的環(huán)境條件下，海水中某些浮游植物、原生生物或細(xì)菌爆發(fā)性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象。

D項(xiàng)：月食是一種特殊的天文現(xiàn)象，發(fā)生月食時(shí)，太陽(yáng)、地球、月球恰好(或幾乎)在同一條直線上，地球擋住了太陽(yáng)光，月球部分或者全部被地影遮擋。

解題技巧：太絕對(duì)的表述一般是錯(cuò)誤的，C項(xiàng)表述過(guò)于絕對(duì)，當(dāng)不能確定選項(xiàng)時(shí)，可使用此技巧優(yōu)先選擇C選項(xiàng)。

4.(單選題)地球可視為一個(gè)大磁體，地磁場(chǎng)是指地球內(nèi)部存在的天然磁性現(xiàn)象。下列現(xiàn)象或應(yīng)用與地磁場(chǎng)無(wú)關(guān)的是：

A.北宋時(shí)期發(fā)明的指南針

B.鴿子識(shí)歸巢，候鳥(niǎo)辨遷途

C.使用核磁共振斷層成像裝置診斷疾病

D.極光大多出現(xiàn)在地理南北極附近上空

【答案】C

【解析】第一步，本題考查地磁場(chǎng)現(xiàn)象及應(yīng)用并選錯(cuò)誤項(xiàng)。

第二步，磁共振斷層成像是利用核磁共振原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類(lèi)，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。核磁共振斷層成像利用的是外加磁場(chǎng)，而非地磁場(chǎng)。

因此，選擇C選項(xiàng)。

【拓展】A項(xiàng)：指南針，古代叫司南，主要組成部分是一根裝在軸上的磁針，磁針在天然地磁場(chǎng)的作用下可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)并保持在磁子午線的切線方向上，磁針的北極指向地理的北極(地磁的南極)，利用這一性能可以辨別方向。A與地磁場(chǎng)相關(guān)。

B項(xiàng)：鴿子識(shí)歸巢，候鳥(niǎo)遷徙，它們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的強(qiáng)大導(dǎo)航工具是它們嘴上的氣味探測(cè)器和磁場(chǎng)探測(cè)器。B項(xiàng)與地磁場(chǎng)相關(guān)。

D項(xiàng)：極光是出現(xiàn)于星球的高磁緯地區(qū)上空的一種絢麗多彩的發(fā)光現(xiàn)象。極光常常出現(xiàn)于緯度靠近地磁極地區(qū)上空，產(chǎn)生的條件有三個(gè)：大氣、磁場(chǎng)、高能帶電粒子。這三者缺一不可。D項(xiàng)與地磁場(chǎng)相關(guān)。

5.(單選題)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是：

A.地球自轉(zhuǎn)周期大于公轉(zhuǎn)周期

B.太陽(yáng)黑子的活動(dòng)周期約為11年

C.太陽(yáng)黑子會(huì)對(duì)地球磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾

D.天文學(xué)家開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律

【答案】A

【解析】第一步，本題考查自然地理知識(shí)并選錯(cuò)誤項(xiàng)。

第二步，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周所需要的時(shí)間，就是地球公轉(zhuǎn)周期�；\統(tǒng)地說(shuō)，地球公轉(zhuǎn)周期是一“年”。因?yàn)樘��?yáng)周年視運(yùn)動(dòng)的周期與地球公轉(zhuǎn)周期是相同的，所以地球公轉(zhuǎn)的周期可以用太陽(yáng)周年視運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)得。地球自轉(zhuǎn)周期是1個(gè)太陽(yáng)日，即24小時(shí)。故地球自轉(zhuǎn)周期大于公轉(zhuǎn)周期說(shuō)法錯(cuò)誤。

因此，選擇A選項(xiàng)。

【拓展】BC項(xiàng)：太陽(yáng)黑子是在太陽(yáng)的光球?qū)由习l(fā)生的一種太陽(yáng)活動(dòng)，是太陽(yáng)活動(dòng)中最基本，最明顯的活動(dòng)現(xiàn)象。一般認(rèn)為，太陽(yáng)黑子實(shí)際上是太陽(yáng)表面一種熾熱氣體的巨大漩渦，溫度大約為4500攝氏度。因?yàn)楸忍��?yáng)的光球?qū)颖砻鏈囟纫�低，所以看上去像一些深暗色的斑點(diǎn)。太陽(yáng)黑子很少單獨(dú)活動(dòng)。常常成群出現(xiàn)�；顒�(dòng)周期為11.2年。屆時(shí)會(huì)對(duì)地球的磁場(chǎng)和各類(lèi)電子產(chǎn)品和電器產(chǎn)生損害。BC項(xiàng)排除。

D項(xiàng)：開(kāi)普勒定律是德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒提出的關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的三大定律。這三大定律又分別稱(chēng)為橢圓定律、面積定律和調(diào)和定律。D項(xiàng)排除。

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