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专题05：北京看极光
极光，听起来似乎是位于遥远的北境之地才能观察到的独特大气现象。但就在2023年12月1日晚上，我国多地都传来了观测到极光的消息，不仅纬度较高的黑龙江、内蒙古、新疆观测到了极光，甚至在纬度更低的河北以及北京的怀柔、门头沟等地，也有许多人拍摄到了极光！虽然过去国内也有过不少极光观测报告，但不论是分布范围还是可见程度，本次极光的实际拍摄效果都堪称国内罕见。连中国天气也兴奋地发布消息说，“这是历史性的时刻”！
1、太阳活动
2、地磁暴
3、北极光
4、南极光
5、天文观测
1、主题考查：描述地球所处的宇宙环境。
2、素养考查：
人地协调观：在给定的某种情境下，能辩证地看待太阳对地球的影响，能认识到太阳对地球影响的多样性和复杂性。
综合思维：在日常生活中能通过举例说明太阳活动对地球自然环境和人类活动的影响。
区域认知：能够辨识太阳活动对地球不同纬度地区产生的不同影响。
地理实践力：能够通过收集资料，了解更多太阳活动对地球的影响，并按照有利影响和不利影响进行分类。
1、极光的概念：
极光（Aurora），是一种绚丽多彩的等离子体现象，其发生是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。
极光常常出现于纬度靠近地磁极地区上空，一般呈带状、弧状、幕状、放射状，这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。
现代物理学对极光产生原理有详细描述，地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层，并与高层大气（热层）中的原子碰撞造成的发光现象。极光不只在地球上出现，太阳系内的其它一些具有磁场的行星上也有极光
2、极光的形态：
极光，是由80～500公里高空的电爆引起发的光现象。 地球的“磁南极”和“磁北极”构成的强大磁场是呈弧形磁力线作螺旋运动移向两极，从而使极地上空大气层若干气体发出光芒。 [28]
根据关于极光分布情况的研究，极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环状，而是卵形。极光的光谱线范围约为3100～6700埃，其中最重要的谱线是5577埃的氧原子绿线，称为极光绿线。
大多数极光出现于地球上空90-130千米处。1959年，一次北极光所测得的高度是160千米，宽度超过4800千米。但有些极光要高得多，高度可达560-1000千米以上。
3、自然特征：
（1）光彩斑斓：包括绿色、红色、紫色等。
（2）不规则形状：极光的形状不规则，常出现为带状、弧状或环状。
（3）频繁出现：极地区域的夜空中经常出现，但出现的频率和强度有所不同。
（4）运动性：位置和形态可能会发生变化，甚至会在一夜之间整体移动。
（5）发生时间：极光通常在晚上看到，最活跃的时间是晚上10点至凌晨2点左右，但也有可能在白天可见。
4、极光的分类：
（1）按照极光的形态分类，可分为匀光弧极光、射线式光柱极光、射线式光弧光带极光、帘幕状极光、极光冕等。
（2）按照极光观测的电磁波波段，可分为光学极光、无线电极光等。
（3）按激光激发粒子类型，可分为电子极光、质子极光等。
（4）按照极光发生区域，可分为极盖极光、极光带极光 、中纬极光红弧等。
5、极光产生的原因
极光是地球周围的一种大规模放电的过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线（Field line）集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光。经常出现的地方是在南北纬度67度附近的两个环带状区域内，阿拉斯加的费尔班（Fairbanks）一年之中有超过200天的极光现象，因此被称为“北极光首都”。所以极光只能在地球的南北极被看见。
地球磁层磁力线携带太阳风的能量进入地球内部，进而驱动了地磁场的形成。在这磁层磁力线闭合环路上除了有地球内部的导电体之外，另外还有大气层的电离层这一弱导电体。当太阳风强烈时，磁力线能量遇到地球内部的磁感抗，有许多能量消耗不掉，于是就在电离层处形成了极光。
6、观赏极光的时间：
看极光，一定要选好时间。不管是北极光还是南极光，最佳的观测时间都是春秋季节，因为此时地球的位置与“磁索”相交角度最大，地球大气层能够轻松的把电粒子“抓”进来，形成极光。而且这段时间黑夜比较长，留给极光绚丽出演的时间也比较长，因此，9-3月是北极光的最佳观测时间，而3-9月则可以在南半球继续追光。确定了出发月份，具体哪天可以看到极光，就要根据地磁反应以及极光可见范围覆盖率KP值的预测来确定。哦当然，还要提前看好天气预报，选择一个晴朗云少新月的夜晚，乌云密布的夜晚，除了黑啥都看不见哦！
7、观赏极光的地点：
看极光的地点，首选大名鼎鼎的“极光之城”——挪威的特罗姆瑟（Troms ），每年超过250天都可以看到极光，而且该地有很多非常有经验的“极光团”，在他们的带领下，一定可以追光成功。
如果你想在城里能看到极光，全球纬度最高的首府——冰岛的雷克雅未克（Reykjavik）——无疑是首选，因为交通最方便，它已经成为追光者们的不二选择了。不过，冰岛是世界上唯一一个理论上全境可见极光的国家。在这里，你最需要做的就是找个远离光污染的地方，静静地等待极光出现。除了极光之外，冰岛也因为它多变的地形和壮美的自然景观而吸引了越来越多的游客，想想能亲身前往《权力的游戏》取景地就有点激动呢。
在北半球，芬兰的拉普兰德（Lapland）、加拿大的边陲小镇丘吉尔（Churchill）、美国阿拉斯加的中部城市费尔班克斯（Fairbanks）都是可选之地。想象一下，在芬兰拉普兰德暖洋洋的木屋里，和心爱的人相拥，一抬头就是满眼的极光，简直太太太浪漫了。即使北极光并没有出现，还有银河星空，还有很多雪地运动比如驯鹿狩猎或者滑雪在等着你呢。加拿大北部的不少城镇，都是观赏北极光的不错选择，而我们推荐的丘吉尔，则是因为落成不久的北极光观察站而胜出。在有360度全景玻璃和柔软沙发的观察站中，舒服的等待极光的降临，原来追光可以那么轻松。阿拉斯加中部的城市费尔班克斯因为其高频率的极光出现率，而被称为“北极光之都”，据当地旅游局的官方统计，在此地住三晚看到北极光的概率能达到90%，四晚则是97%。因为到这里来的大部分都是追光者，这里的酒店大多数都会提供提供极光叫醒服务，再也不用担心因为睡过头而错过极光啦。
在南半球，推荐新西兰南岛的特卡波湖（Lake Tekapo）、澳大利亚的塔斯玛利亚岛（Tasmania）。特卡波湖自从2009年起，这个只有300多人的小镇成为世界上第一个“国际黑暗天空保护区”后便名声大振，每年都吸引了许多来自世界各地的游客，不为别的，就为了那美丽的星空。而每年六到九月的夜晚，特卡波湖一带便会摇身一变成为欣赏南极光的最佳地点之一。即便错过极光，特卡波湖浩瀚星空和如画一般的风景，也足以成为你来这里的理由。而澳大利亚的塔斯玛利亚作为澳大利亚最靠近南极的州，这个被称作“世界尽头”的新型小岛成了澳洲欣赏南极光的唯一选择。而这里也成了澳洲追光者们关注的焦点，每当有太阳强烈活动的新闻出现时，一帮追光者就会聚集在这里，等待美景的出现。
由于南半球大部分都是海洋或者没有人烟的南极洲，所以观看极光最好选择北极光，比较容易观测到。
8、极光对地球环境变化的影响
极光与地球环境变化有一定的关系。首先，极光的出现频率和强度与太阳活动有关。在太阳活动强烈时，太阳风增强，带电粒子流更多，极光出现的频率和强度也会增加。其次，极光还可以影响地球的电离层。当极光出现时，会产生大量的电子和离子，这些粒子会与大气中的中性粒子碰撞，导致电离层中的电子密度增加，从而影响无线电通信和导航系统。此外，极光的出现还可能与气候变化有关。一些研究表明，极光活动可能与气候变化存在一定的联系。例如，有研究表明，极光活动的增加可能与全球气候变冷有关。
极光对人类通信和导航有着消极的影响。极光是一种强烈的电磁干扰源，其发生会对地球上的无线电波、卫星信号、电力线路等产生不利的影响。极光会使无线电波发生反射、折射、吸收、散射等现象，从而导致无线电通信的中断、失真、噪声等问题。极光会使卫星信号发生延迟、偏移、衰减、失锁等现象，从而导致卫星导航的误差、失效、中断等问题。极光会使电力线路发生感应、过载、短路等现象，从而导致电力系统的故障、损坏、停电等问题。
（2022年湖北高考地理真题）罗弗敦群岛位于挪威北部（68°N附近），捕鱼为岛上居民主要经济活动。下图为“罗弗敦群岛聚落景观图”。据此完成下面小题。
1．许多居民房屋底部以木柱支撑，屋顶用厚重石板铺设，这样建造主要是为了（ ）
A．防御海浪，便于出行 B．扩展用地，抵御强风
C．稳固地基，承受积雪 D．减少潮湿，保暖防寒
2．岛上搭建了许多木架，其主要功能是（ ）
A．风干海鱼 B．晾晒衣物 C．堆放薪柴 D．圈养牲畜
3．该岛最能吸引世界游客的景观是（ ）
A．林海 B．冰川 C．雪原 D．极光
【答案】1．B 2．A 3．D
【解析】1．由图可知，该地地势起伏大，平地狭小，房屋底部以木柱支撑目的主要扩展平整的用地空间，由材料知该区域为岛屿，四面环海，风力强劲，屋顶用厚重石板铺设，目的为了抵御强风，防止强风掀翻屋顶。故B正确；屋顶用厚重石板铺设，对防御海浪，便于出行关系不大，故A错误；减少屋顶积雪的承受，应将增加屋顶坡度，与屋顶用厚重石板铺设无关，故C错误；保暖防寒与屋顶用厚重石板铺设无关，故D错误。故选B。
2．由材料可知岛上居民主要经济活动为捕鱼，搭建许多木架主要是用来晾晒鱼干，故A正确；晾晒衣物不会搭建许多木架，故B错误，由图中木架的形状，可知搭建的木架不是用来堆放薪柴、圈养牲畜的。故CD错误。故选A。
3．罗弗敦群岛位于挪威北部（68°N附近）北极圈以内，有极光现象，是该地区比较独特的旅游资源，故该岛最能吸引世界游客的景观是极光，故D正确；林海、冰川、雪原在较低纬度的区域也有，不是该地区独特的旅游资源，故不是最能吸引世界游客的景观，故ABC错误。故答案选D。
【点睛】罗弗敦群岛，是挪威北部、挪威海中的群岛。面积1425平方公里。南北延伸约111公里，同大陆相距1.6―80公里，中隔韦斯特湾。人口2.7万。岛间海峡流水湍急。因受北大西洋暖流影响，气候较温和。岛上多沼泽、山丘，最高峰1161米。四周海域盛产鳕鱼、鲱鱼，捕捞后多制成鱼干和熏鱼。
（2022年江苏高考地理真题）风云三号E星是全球第一颗在晨昏轨道运行的太阳同步气象卫星，与在轨的风云三号C星、D星形成“晨昏、上午、下午”三星组网格局，可实现全球观测资料的100%覆盖。E星装载最先进的微光成像仪，可大幅提高弱光条件下的监测精度。图示意晨昏轨道、上午轨道和下午轨道。据此完成下面小题。
4．与上午轨道卫星和下午轨道卫星相比，晨昏轨道卫星（ ）
A．两侧温度差异小 B．对地观测时，当地的太阳高度角小
C．太阳能补充不足 D．对地观测时，成像仪太阳光入射少
5．E星的运行轨道相对于地轴（ ）
A．年变化幅度为23°26' B．日变化幅度为180°
C．年变化幅度为46°52' D．日变化幅度为360°
6．2021年7月某日，当E星观测到巴西圣保罗（23°S，47°W）的万家灯火时，下列现象可信的是（ ）
A．墨西哥圣地亚哥（23°N，110°W）此时地表温度最低
B．冰岛雷克雅未克（64°N，22°W）附近海域晨雾弥漫
C．夏威夷火奴鲁鲁（21°N，158°W）烈日当空
D．中国北极黄河站（79°N，12°E）极光绚烂
【答案】4．B 5．A 6．C
【解析】4．晨昏轨道卫星一侧为白昼，一侧为黑夜，两侧温度差异较大，A项错误；对地观测时，地面为凌晨或傍晚，太阳高度角小于上午和下午的太阳高度角，B项正确；大部分卫星运行的动力来自太阳能，三颗轨道卫星均可接触阳光，太阳能补充均充足，C项错误；对地观测时，与上午轨道卫星和下午轨道卫星相比，成像仪太阳光入射角度小，但太阳光入射并不少，D项错误。故选B。
5．材料信息表明，E星为晨昏轨道太阳同步卫星，即沿晨昏圈环绕地球运行，晨昏圈与地轴的夹角与直射点的纬度数相同，直射点一年之中移动的最大纬度数为23°26'，E星的运行轨道相对于地轴年变化幅度为23°26'，A正确，C错误；一天之中晨昏圈与地轴的夹角变化很小，不可能达到180°和360°，BD错误。故选A。
6．由材料可知，巴西圣保罗位于47°W，可推其知其位于西三区，万家灯火即入夜后，假设此时为20:00，根据东加西减的原则，火奴鲁鲁为西十一区，区时为12:00，可能出现烈日当空现象，C项正确；圣地亚哥当地时间约为16时，而地表温度日出前后最低，A错误；雷克雅未克当地时间约为22时，不是日出，B错误；此时北极黄河站正值极昼，不易看到极光，D错误。故选C。
【点睛】地方时计算公式：所求地地方时=已知地地方时±时差
说明：(1)±号，如果所求地在已知地东侧则取加号，如果所求地在已知地西侧取减，即东加西减。(2)时差：地方时时差=经度差/15°(经度差采用”同减异加”原则--两地同为东经或两地同为西经，经度差为两地经度相减，一地为东经另一地为西经则经度差为两地经度之和)
2023年12月1日晚，有天文爱好者在北京怀柔区、门头沟区等地拍摄到极光现象。此次在较低纬度地区观察到极光现象与短时间内剧烈的太阳活动有关。完成下面小题。
1．产生极光现象的太阳活动主要是（ ）
A．太阳辐射 B．太阳黑子 C．耀斑 D．太阳风
2．短时间内剧烈的太阳活动会影响（ ）
①飞行安全②空间通信③卫星导航④气候分布
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
【答案】1．D 2．A
【分析】1．太阳活动主要有：黑子、耀斑、太阳风等，太阳辐射不是太阳活动，A错误； 极光是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉，D正确；太阳黑子主要影响地球磁场，耀斑主要对电离层产生扰动，影响无线电短波通信，BC错误，故选D。
2． 太阳活动对地球的影响：扰动电离层，干扰无线电短波通讯，扰动地球磁场，产生“磁暴”现象，故飞行安全、靠近通信、卫星导航受太阳活动影响，①②③正确；太阳活动对气候也有一定影响，如可能造成某些地方降水增加，但不会影响气候的分布，④错误，综上所述，A正确，BCD错误，故选A。
【点睛】太阳活动对地球的影响：①扰乱地球大气层，使地面的无 线电短波通讯受到影响，甚至会出现短暂的中断。② 高能带电粒子扰动地球磁场，产生“磁暴”现象，使磁 针剧烈颤动，不能正确指示方向。③当高能带电粒子流高速冲进两极地区的高空大气层时，会产生极光现 象。④引发自然灾害，比如地震、水旱灾害。
北京时间2024年1月1日，太阳爆发了一次强耀斑。据此完成下面小题。
3．耀斑爆发时（ ）
A．地球上可以观察到 B．地面上温度升高
C．太阳内部核聚变反应剧烈 D．主要发生在光球层
4．太阳活动比较强烈时（ ）
A．地壳运动受到强烈的干扰 B．冰岛可能在夜晚看到美丽的极光
C．产生磁暴现象，导致全球变暖 D．导致全球范围内的海平面上升
【答案】3．A 4．B
【解析】3．耀斑发生在色球层，在地球上可以借助专业的观测仪器观察到，A正确；耀斑爆发时太阳辐射并没有明显的变化，不会使地面上温度升高，B错误；太阳活动出现在太阳大气层中，并不意味着内部核聚变反应剧烈，C错误；耀斑一般发生在太阳的色球层，D错误。故选A。
4．地壳运动是受地球内力作用影响，与太阳活动关系不大，A错误；太阳活动强烈时抛射的高能粒子会冲击地球高纬地区大气，从而使高纬度地区在夜晚可观测到美丽的极光，冰岛靠近北极圈，纬度较高，能观测到极光，B正确；太阳活动强烈时，其抛射出的高能粒子会冲击地球磁场，引发磁暴现象，但不会导致全球变暖，C错误；太阳活动并不会导致全球海平面上升，D错误。故选B。
【点睛】太阳活动对地球的影响：太阳活动发射的电磁波会干扰地球的电离层，影响无线短波通讯；抛出的高能带电粒子干扰地球磁场，使地球出现“磁暴"”现象；同时，高能带电粒子冲进两极地区，与那里的高空稀薄大气相互碰撞，还会出现极光；另外，地球上的一些自然灾害(如地震、水旱灾害等)，与太阳活动具有一定的相关性。
2023年12月，一次较为明显的地磁暴活动让北京、黑龙江北部等多地出现极光现象。当太阳日冕抛射的高能带电粒子抵达地球附近时，地磁场会把它们分别引向地球两极，若抵达地球的太阳高能带电粒子特别强，就会和地磁场发生相互作用产生特别强的地磁暴，进而使极光范围扩大。极光最常见的颜色为绿色，此外还有红色、紫色等，大部分极光集中在地球上方90～400公里，图示意在漠河和北京观测极光的视线范围。据此完成问题。
5．推测此次地磁暴带来的主要影响是（ ）
A．大气及水体运动异常 B．对人体健康危害很大
C．太阳能发电站无法工作 D．卫星导航设备误差增大
6．北京观测到的极光多为红色，推测原因可能是（ ）
①地表有一定弧度，会遮挡部分光波②观测点纬度较低，看到高度更高的红光
③观测点纬度较高，看到高度更低的红光④大部分日冕物质进入北京上空的高层大气
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
【答案】5．D 6．A
【解析】5．强烈太阳活动引发的地磁暴会对卫星导航和低频无线电波导航等造成明显干扰，导致卫星导航设备误差增大，D正确；大气及水体运动、人体健康、太阳能发电会受太阳辐射的影响，并非太阳活动影响，ABC错误。
6．根据漠河和北京观测极光的视线范围图所知，绿色极光通常在100～200公里高，红色极光位置更高，在200公里以上。漠河纬度较高，能看到的极光高度角都较低，绿色、红色极光均能看到；北京纬度较漠河低，受地球表面的弧度、地形等遮挡影响，高度较高红色极光更容易被看到，①②正确；观测点北京较漠河纬度更低，且红色极光位置偏高，③错误；据材料所知，当太阳日冕抛射的高能带电粒子抵达地球附近时，地磁场会把它们分别引向地球两极，④错误；BCD正确，A正确。
【点睛】极光是一类发光的空间天气现象。大量来自太阳的高能带电粒子流（也称作太阳风）在进入地球磁场后，多数被磁力线集中偏转到磁极周边并下落，当它们与高层大气（100 千米或以上）的粒子碰撞后，大气粒子获得能量而被激发或被电，当这些粒子回复到初始基态或复合为中性粒子时，部分释放的能量会以可见光形式发出。由于当前磁极也均位于地理上的南北两极附近，因而这类发光现象集中在高纬度地区，尤其是环绕磁极的“磁纬度”较高地区，这里也被称作极光带，极光也因此得名。
2022年10月9日，我国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”发射成功，此卫星的观测目标可以概括为“一磁两暴”，即太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射。对它们的研究可以揭示其形成、演化、相互作用和可能存在的因果关系，并能为人类在航天、通信等领域的空间灾害预防上保驾护航。据此完成下面小题。
7．“夸父一号”可探测到的规模最大、程度最剧烈的太阳活动现象是（ ）
A．太阳磁场 B．太阳耀斑 C．日冕物质抛射 D．太阳风
8．2024—2025 年太阳活动会进入高峰期，“两暴”现象更加显著，其带来的危害主要有（ ）
A．绕地球运行的多数人造卫星会报废 B．地球上局部地区短波通信受到干扰
C．高纬极光现象增强，甚至产生危害 D．地球上降水量普遍增多，洪水泛滥
【答案】7．C 8．B
【解析】7．日冕物质抛射表现为在几分钟至几小时内从太阳向外抛射一团日冕物质，使很大范围的日冕受到扰动，破坏了太阳风的流动，是规模最大、程度最剧烈的太阳活动现象，C正确；太阳磁场不属于太阳活动，A错误；太阳耀斑的程度不如日冕物质抛射强，B错误；太阳风的强度较小，D错误。所以选C。
8．“两暴”现象更加显著，太阳将向地球释放巨幅电磁干扰，卫星、通信等都会受到显著影响，绕地球运行的人造卫星有少数可能会报废，地球上局部地区短波通信会受到干扰甚至中断，A错误、B正确；大量带电粒子流进入高纬地区，极光现象会增强，但不会产生危害，C错误；剧烈的太阳活动会引发地球上的气候变化，有些地方降水量增多，有些地方降水量减少，D错误。所以选B。
【点睛】太阳活动对地球的主要影响：①影响气候（太阳黑子的变化周期与降水量的年际变化有相关性）；②扰乱电离层，使无线电短波通信中断；③干扰地球磁场，产生“磁暴”现象；④两极地区产生极光次数增多。
下图示为美国宇航局（NASA）捕捉到了太阳“露出笑脸”的时刻，这个十分罕见的太阳“表情包”被他们称为“太阳的微笑”，但是暗藏危机。“笑脸”主要是三个黑色斑块组成，是太阳风高速喷发冲破太阳最外层大气所形成。读图，完成下面小题。
9．（易）太阳表面局部异常“增亮”现象属于（ ）
A．黑子 B．耀斑 C．日珥 D．太阳风
10．（中）“微笑”的太阳还有明亮的“鼻子”，是指太阳活动能量高度集中释放的形式，据此推测，“鼻子”区域是（ ）
A．黑子 B．耀斑 C．太阳风 D．日冕物质抛射
11．（中）到下列哪个国家旅行有可能欣赏到因“太阳发脾气”而形成的极光（ ）
A．加拿大 B．英国 C．意大利 D．巴西
【答案】9．B 10．B 11．A
【解析】9．根据所学知识可知，太阳表面局部异常“增亮”现象属于耀斑现象，是太阳活动最激烈的显示，B正确。黑子是相对较暗，A错误。日珥和太阳风不属于异常“增亮”现象，CD错误。故选B。
10．“微笑的太阳”中“鼻子”明显比周围区域明亮，是太阳活动最激烈的表现形式--耀斑，耀斑是太阳色球中活动能量度集中释放的形式，B正确；图中“鼻子”的形态与黑子不同，黑子是相对较暗，A错误；太阳风出现在日冕层，主要是高能带电粒子流，日冕物质抛射也不会出现明亮光块，CD错误。故选B。
11．太阳活动时，太阳大气抛出的高能带电粒子流高速冲进两极地区的高空大气层时，会产生极光现象，所以欣赏极光需要在高纬度地区的夜晚。加拿大被北极圈穿过，可能欣赏到极光，故A正确。英国、意大利、巴西的纬度低，不可能欣赏到极光现象，BCD错误。故选A。
【点睛】太阳风，是指太阳外层大气向外射出的高速稳定粒子流。太阳外层大气的日冕层，具有极高的温度，稳定地向外膨胀，热电离气体粒子连续地从太阳向外流出，就形成太阳风。太阳风是来自太阳的带电粒子流，或被称为等离子体，充满了我们整个太阳系。等离子体是目前宇宙中最丰富的可见物质形式，通常是一种叫做湍流的高度动荡、明显混沌状态。这种湍流将能量转移至等离子体粒子上，导致这些粒子加热并载有能量，从而使得湍流和相关加热现象在宇宙中非常普遍。
12．阅读图文材料，回答下列问题。
2023年2月18日凌晨，监测数据显示，地球附近的X射线通量突然巨幅上升，达到了近一周以来的最高峰。据研究调查，本次X射线通量上升的主要原因是强烈的太阳活动引起的太阳大气层耀斑爆发，受此次太阳活动的影响，北美洲中高纬度地区出现了大规模极光爆发景观。下图为太阳大气外部圈层结构图。
(1)北美洲中高纬度地区的极光主要是图示中 层（填写字母）的带电粒子轰击地球高层大气产生的；该太阳大气层的名称是 。
(2)说出一天中观察极光的最佳时间并说明原因。
(3)简述此次太阳活动可能对人类生产生活产生的影响。
【答案】(1) A 日冕层
(2)黑夜；原因：天空中无背景光（或背景光较弱）；极光亮度相对较强，较易被观察到。
(3)到达地球的有害射线增多，影响人的身体健康；影响地球无线电短波通讯，无线电通讯设备无法正常使用；产生磁暴现象，地球磁感线扰动，依赖地球磁场工作的设备将受到影响。
【分析】本题以太阳大气外部圈层结构图为背景材料，涉及太阳大气层结构、太阳活动对地球产生的影响的相关知识，主要考查学生获取和解读地理信息、调动与运用地理知识的能力。
【详解】（1）结合图示可知，C层为太阳大气的光球层，B层为色球层，A层为日冕层，极光主要是太阳大气日冕层的高能带电粒子轰击地球大气层产生的。
（2）观察极光应在天空中无背景光或背景光弱时观察，极光亮度相对较强，较易被观察到，强光会干扰观察效果；故选择傍晚或黑夜较易观察到极光。
（3）太阳活动会产生大量高能量有害射线，威胁人身体健康；太阳活动时大量的电磁波会扰乱电离层，干扰无线电短波通讯，无线电通讯设备无法正常使用；高能带电粒子干扰地球磁场，产生磁暴现象，地球磁感线扰动，依赖地球磁场工作的设备将受到影响。
13．阅读图文材料，完成下列要求。
新西兰是太平洋西南部的一个岛国。新西兰独特的地理位置、茂密的森林、巍峨的火山和美丽的峡湾，使它成为理想的旅游之地。在新西兰抬头看天，除了能看到各种类型的云，运气好还可以看到炫目的极光。新西兰的铁路多呈南北走向且分布在沿海，在新西兰乘坐火车欣赏湖光山色，是十分惬意的旅行体验。下图为新西兰南、北两岛的区域图以及新西兰峡湾国家公园的景观图。
(1)说出新西兰峡湾地貌的形成过程。
(2)分析新西兰的铁路呈南北走向且分布在沿海的原因。
(3)推测在新西兰观测极光的最佳季节，并说明最佳观赏时机需要满足的条件。
【答案】(1)冰期时,冰川侵蚀形成U形谷;后气候变暖，冰川消退.海平面上升,海水入侵淹没谷地,形成峡湾。
(2)岛屿呈南北走向,由南至北距离较远,为方便联系,铁路多呈南北走向;岛屿中部多为崎岖山地,沿海地形较为平坦，方便铁路建设;城市多分布在沿海,交通运输需求量大,方便居民出行。
(3)南半球冬季太阳活动频繁、强度较大时;夜间月亮不能太亮;天空晴朗少云。
【分析】本题以新西兰南、北两岛的区域图以及新西兰峡湾国家公园的景观图为载体，主要涉及冰川地貌，交通线走向的影响因素等知识，主要考查学生获取和解读地理信息的能力。
【详解】（1）虽然新西兰岛纬度不太高，却有冰川作用形成的峡湾地貌。推测可能是在地质历史时期的冰期，全球温度较现在低，当时新西兰岛冰川发育，冰川作用较强。冰川侵蚀形成U形宽谷，当间冰期来临后，气候转暖.冰川消退，海平面上升，海水入侵淹没谷地，形成峡湾地貌。
（2）铁路的特征与岛屿形状、地形、城市分布等因素有关。新西兰的岛屿属于南北狭长型，因此铁路南北走向与岛屿形状有关。岛屿中间高，四周平坦，人口、城市多分布在沿海，交通运输需求量大，据图可看到铁路串联起几个主要城市，可方便居民出行，满足运输需求，导致铁路沿海分布。
（3）极光的观测需要在夜间，因此黑夜持续的时间越长，观测到极光的概率越大。在冬季夜晚时间长，适合观测极光。极光是太阳活动时抛出的高能带电粒子和地球大气层摩擦产生的，因此，在太阳活动比较强烈时，强度较大，适宜观测；极光比较微弱，夜晚月亮太亮会影响观测；云层也会对观测天象产生影响。
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专题05：北京看极光
极光，听起来似乎是位于遥远的北境之地才能观察到的独特大气现象。但就在2023年12月1日晚上，我国多地都传来了观测到极光的消息，不仅纬度较高的黑龙江、内蒙古、新疆观测到了极光，甚至在纬度更低的河北以及北京的怀柔、门头沟等地，也有许多人拍摄到了极光！虽然过去国内也有过不少极光观测报告，但不论是分布范围还是可见程度，本次极光的实际拍摄效果都堪称国内罕见。连中国天气也兴奋地发布消息说，“这是历史性的时刻”！
1、太阳活动
2、地磁暴
3、北极光
4、南极光
5、天文观测
1、主题考查：描述地球所处的宇宙环境。
2、素养考查：
人地协调观：在给定的某种情境下，能辩证地看待太阳对地球的影响，能认识到太阳对地球影响的多样性和复杂性。
综合思维：在日常生活中能通过举例说明太阳活动对地球自然环境和人类活动的影响。
区域认知：能够辨识太阳活动对地球不同纬度地区产生的不同影响。
地理实践力：能够通过收集资料，了解更多太阳活动对地球的影响，并按照有利影响和不利影响进行分类。
1、极光的概念：
极光（Aurora），是一种绚丽多彩的等离子体现象，其发生是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。
极光常常出现于纬度靠近地磁极地区上空，一般呈带状、弧状、幕状、放射状，这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。
现代物理学对极光产生原理有详细描述，地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层，并与高层大气（热层）中的原子碰撞造成的发光现象。极光不只在地球上出现，太阳系内的其它一些具有磁场的行星上也有极光
2、极光的形态：
极光，是由80～500公里高空的电爆引起发的光现象。 地球的“磁南极”和“磁北极”构成的强大磁场是呈弧形磁力线作螺旋运动移向两极，从而使极地上空大气层若干气体发出光芒。 [28]
根据关于极光分布情况的研究，极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环状，而是卵形。极光的光谱线范围约为3100～6700埃，其中最重要的谱线是5577埃的氧原子绿线，称为极光绿线。
大多数极光出现于地球上空90-130千米处。1959年，一次北极光所测得的高度是160千米，宽度超过4800千米。但有些极光要高得多，高度可达560-1000千米以上。
3、自然特征：
（1）光彩斑斓：包括绿色、红色、紫色等。
（2）不规则形状：极光的形状不规则，常出现为带状、弧状或环状。
（3）频繁出现：极地区域的夜空中经常出现，但出现的频率和强度有所不同。
（4）运动性：位置和形态可能会发生变化，甚至会在一夜之间整体移动。
（5）发生时间：极光通常在晚上看到，最活跃的时间是晚上10点至凌晨2点左右，但也有可能在白天可见。
4、极光的分类：
（1）按照极光的形态分类，可分为匀光弧极光、射线式光柱极光、射线式光弧光带极光、帘幕状极光、极光冕等。
（2）按照极光观测的电磁波波段，可分为光学极光、无线电极光等。
（3）按激光激发粒子类型，可分为电子极光、质子极光等。
（4）按照极光发生区域，可分为极盖极光、极光带极光 、中纬极光红弧等。
5、极光产生的原因
极光是地球周围的一种大规模放电的过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线（Field line）集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光。经常出现的地方是在南北纬度67度附近的两个环带状区域内，阿拉斯加的费尔班（Fairbanks）一年之中有超过200天的极光现象，因此被称为“北极光首都”。所以极光只能在地球的南北极被看见。
地球磁层磁力线携带太阳风的能量进入地球内部，进而驱动了地磁场的形成。在这磁层磁力线闭合环路上除了有地球内部的导电体之外，另外还有大气层的电离层这一弱导电体。当太阳风强烈时，磁力线能量遇到地球内部的磁感抗，有许多能量消耗不掉，于是就在电离层处形成了极光。
6、观赏极光的时间：
看极光，一定要选好时间。不管是北极光还是南极光，最佳的观测时间都是春秋季节，因为此时地球的位置与“磁索”相交角度最大，地球大气层能够轻松的把电粒子“抓”进来，形成极光。而且这段时间黑夜比较长，留给极光绚丽出演的时间也比较长，因此，9-3月是北极光的最佳观测时间，而3-9月则可以在南半球继续追光。确定了出发月份，具体哪天可以看到极光，就要根据地磁反应以及极光可见范围覆盖率KP值的预测来确定。哦当然，还要提前看好天气预报，选择一个晴朗云少新月的夜晚，乌云密布的夜晚，除了黑啥都看不见哦！
7、观赏极光的地点：
看极光的地点，首选大名鼎鼎的“极光之城”——挪威的特罗姆瑟（Troms ），每年超过250天都可以看到极光，而且该地有很多非常有经验的“极光团”，在他们的带领下，一定可以追光成功。
如果你想在城里能看到极光，全球纬度最高的首府——冰岛的雷克雅未克（Reykjavik）——无疑是首选，因为交通最方便，它已经成为追光者们的不二选择了。不过，冰岛是世界上唯一一个理论上全境可见极光的国家。在这里，你最需要做的就是找个远离光污染的地方，静静地等待极光出现。除了极光之外，冰岛也因为它多变的地形和壮美的自然景观而吸引了越来越多的游客，想想能亲身前往《权力的游戏》取景地就有点激动呢。
在北半球，芬兰的拉普兰德（Lapland）、加拿大的边陲小镇丘吉尔（Churchill）、美国阿拉斯加的中部城市费尔班克斯（Fairbanks）都是可选之地。想象一下，在芬兰拉普兰德暖洋洋的木屋里，和心爱的人相拥，一抬头就是满眼的极光，简直太太太浪漫了。即使北极光并没有出现，还有银河星空，还有很多雪地运动比如驯鹿狩猎或者滑雪在等着你呢。加拿大北部的不少城镇，都是观赏北极光的不错选择，而我们推荐的丘吉尔，则是因为落成不久的北极光观察站而胜出。在有360度全景玻璃和柔软沙发的观察站中，舒服的等待极光的降临，原来追光可以那么轻松。阿拉斯加中部的城市费尔班克斯因为其高频率的极光出现率，而被称为“北极光之都”，据当地旅游局的官方统计，在此地住三晚看到北极光的概率能达到90%，四晚则是97%。因为到这里来的大部分都是追光者，这里的酒店大多数都会提供提供极光叫醒服务，再也不用担心因为睡过头而错过极光啦。
在南半球，推荐新西兰南岛的特卡波湖（Lake Tekapo）、澳大利亚的塔斯玛利亚岛（Tasmania）。特卡波湖自从2009年起，这个只有300多人的小镇成为世界上第一个“国际黑暗天空保护区”后便名声大振，每年都吸引了许多来自世界各地的游客，不为别的，就为了那美丽的星空。而每年六到九月的夜晚，特卡波湖一带便会摇身一变成为欣赏南极光的最佳地点之一。即便错过极光，特卡波湖浩瀚星空和如画一般的风景，也足以成为你来这里的理由。而澳大利亚的塔斯玛利亚作为澳大利亚最靠近南极的州，这个被称作“世界尽头”的新型小岛成了澳洲欣赏南极光的唯一选择。而这里也成了澳洲追光者们关注的焦点，每当有太阳强烈活动的新闻出现时，一帮追光者就会聚集在这里，等待美景的出现。
由于南半球大部分都是海洋或者没有人烟的南极洲，所以观看极光最好选择北极光，比较容易观测到。
8、极光对地球环境变化的影响
极光与地球环境变化有一定的关系。首先，极光的出现频率和强度与太阳活动有关。在太阳活动强烈时，太阳风增强，带电粒子流更多，极光出现的频率和强度也会增加。其次，极光还可以影响地球的电离层。当极光出现时，会产生大量的电子和离子，这些粒子会与大气中的中性粒子碰撞，导致电离层中的电子密度增加，从而影响无线电通信和导航系统。此外，极光的出现还可能与气候变化有关。一些研究表明，极光活动可能与气候变化存在一定的联系。例如，有研究表明，极光活动的增加可能与全球气候变冷有关。
极光对人类通信和导航有着消极的影响。极光是一种强烈的电磁干扰源，其发生会对地球上的无线电波、卫星信号、电力线路等产生不利的影响。极光会使无线电波发生反射、折射、吸收、散射等现象，从而导致无线电通信的中断、失真、噪声等问题。极光会使卫星信号发生延迟、偏移、衰减、失锁等现象，从而导致卫星导航的误差、失效、中断等问题。极光会使电力线路发生感应、过载、短路等现象，从而导致电力系统的故障、损坏、停电等问题。
（2022年湖北高考地理真题）罗弗敦群岛位于挪威北部（68°N附近），捕鱼为岛上居民主要经济活动。下图为“罗弗敦群岛聚落景观图”。据此完成下面小题。
1．许多居民房屋底部以木柱支撑，屋顶用厚重石板铺设，这样建造主要是为了（ ）
A．防御海浪，便于出行 B．扩展用地，抵御强风
C．稳固地基，承受积雪 D．减少潮湿，保暖防寒
2．岛上搭建了许多木架，其主要功能是（ ）
A．风干海鱼 B．晾晒衣物 C．堆放薪柴 D．圈养牲畜
3．该岛最能吸引世界游客的景观是（ ）
A．林海 B．冰川 C．雪原 D．极光
（2022年江苏高考地理真题）风云三号E星是全球第一颗在晨昏轨道运行的太阳同步气象卫星，与在轨的风云三号C星、D星形成“晨昏、上午、下午”三星组网格局，可实现全球观测资料的100%覆盖。E星装载最先进的微光成像仪，可大幅提高弱光条件下的监测精度。图示意晨昏轨道、上午轨道和下午轨道。据此完成下面小题。
4．与上午轨道卫星和下午轨道卫星相比，晨昏轨道卫星（ ）
A．两侧温度差异小 B．对地观测时，当地的太阳高度角小
C．太阳能补充不足 D．对地观测时，成像仪太阳光入射少
5．E星的运行轨道相对于地轴（ ）
A．年变化幅度为23°26' B．日变化幅度为180°
C．年变化幅度为46°52' D．日变化幅度为360°
6．2021年7月某日，当E星观测到巴西圣保罗（23°S，47°W）的万家灯火时，下列现象可信的是（ ）
A．墨西哥圣地亚哥（23°N，110°W）此时地表温度最低
B．冰岛雷克雅未克（64°N，22°W）附近海域晨雾弥漫
C．夏威夷火奴鲁鲁（21°N，158°W）烈日当空
D．中国北极黄河站（79°N，12°E）极光绚烂
2023年12月1日晚，有天文爱好者在北京怀柔区、门头沟区等地拍摄到极光现象。此次在较低纬度地区观察到极光现象与短时间内剧烈的太阳活动有关。完成下面小题。
1．产生极光现象的太阳活动主要是（ ）
A．太阳辐射 B．太阳黑子 C．耀斑 D．太阳风
2．短时间内剧烈的太阳活动会影响（ ）
①飞行安全②空间通信③卫星导航④气候分布
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
北京时间2024年1月1日，太阳爆发了一次强耀斑。据此完成下面小题。
3．耀斑爆发时（ ）
A．地球上可以观察到 B．地面上温度升高
C．太阳内部核聚变反应剧烈 D．主要发生在光球层
4．太阳活动比较强烈时（ ）
A．地壳运动受到强烈的干扰 B．冰岛可能在夜晚看到美丽的极光
C．产生磁暴现象，导致全球变暖 D．导致全球范围内的海平面上升
2023年12月，一次较为明显的地磁暴活动让北京、黑龙江北部等多地出现极光现象。当太阳日冕抛射的高能带电粒子抵达地球附近时，地磁场会把它们分别引向地球两极，若抵达地球的太阳高能带电粒子特别强，就会和地磁场发生相互作用产生特别强的地磁暴，进而使极光范围扩大。极光最常见的颜色为绿色，此外还有红色、紫色等，大部分极光集中在地球上方90～400公里，图示意在漠河和北京观测极光的视线范围。据此完成问题。
5．推测此次地磁暴带来的主要影响是（ ）
A．大气及水体运动异常 B．对人体健康危害很大
C．太阳能发电站无法工作 D．卫星导航设备误差增大
6．北京观测到的极光多为红色，推测原因可能是（ ）
①地表有一定弧度，会遮挡部分光波②观测点纬度较低，看到高度更高的红光
③观测点纬度较高，看到高度更低的红光④大部分日冕物质进入北京上空的高层大气
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
2022年10月9日，我国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”发射成功，此卫星的观测目标可以概括为“一磁两暴”，即太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射。对它们的研究可以揭示其形成、演化、相互作用和可能存在的因果关系，并能为人类在航天、通信等领域的空间灾害预防上保驾护航。据此完成下面小题。
7．“夸父一号”可探测到的规模最大、程度最剧烈的太阳活动现象是（ ）
A．太阳磁场 B．太阳耀斑 C．日冕物质抛射 D．太阳风
8．2024—2025 年太阳活动会进入高峰期，“两暴”现象更加显著，其带来的危害主要有（ ）
A．绕地球运行的多数人造卫星会报废 B．地球上局部地区短波通信受到干扰
C．高纬极光现象增强，甚至产生危害 D．地球上降水量普遍增多，洪水泛滥
下图示为美国宇航局（NASA）捕捉到了太阳“露出笑脸”的时刻，这个十分罕见的太阳“表情包”被他们称为“太阳的微笑”，但是暗藏危机。“笑脸”主要是三个黑色斑块组成，是太阳风高速喷发冲破太阳最外层大气所形成。读图，完成下面小题。
9．（易）太阳表面局部异常“增亮”现象属于（ ）
A．黑子 B．耀斑 C．日珥 D．太阳风
10．（中）“微笑”的太阳还有明亮的“鼻子”，是指太阳活动能量高度集中释放的形式，据此推测，“鼻子”区域是（ ）
A．黑子 B．耀斑 C．太阳风 D．日冕物质抛射
11．（中）到下列哪个国家旅行有可能欣赏到因“太阳发脾气”而形成的极光（ ）
A．加拿大 B．英国 C．意大利 D．巴西
12．阅读图文材料，回答下列问题。
2023年2月18日凌晨，监测数据显示，地球附近的X射线通量突然巨幅上升，达到了近一周以来的最高峰。据研究调查，本次X射线通量上升的主要原因是强烈的太阳活动引起的太阳大气层耀斑爆发，受此次太阳活动的影响，北美洲中高纬度地区出现了大规模极光爆发景观。下图为太阳大气外部圈层结构图。
(1)北美洲中高纬度地区的极光主要是图示中 层（填写字母）的带电粒子轰击地球高层大气产生的；该太阳大气层的名称是 。
(2)说出一天中观察极光的最佳时间并说明原因。
(3)简述此次太阳活动可能对人类生产生活产生的影响。
13．阅读图文材料，完成下列要求。
新西兰是太平洋西南部的一个岛国。新西兰独特的地理位置、茂密的森林、巍峨的火山和美丽的峡湾，使它成为理想的旅游之地。在新西兰抬头看天，除了能看到各种类型的云，运气好还可以看到炫目的极光。新西兰的铁路多呈南北走向且分布在沿海，在新西兰乘坐火车欣赏湖光山色，是十分惬意的旅行体验。下图为新西兰南、北两岛的区域图以及新西兰峡湾国家公园的景观图。
(1)说出新西兰峡湾地貌的形成过程。
(2)分析新西兰的铁路呈南北走向且分布在沿海的原因。
(3)推测在新西兰观测极光的最佳季节，并说明最佳观赏时机需要满足的条件。
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