2、 极光的分类
一、地面观测极光的分类
从前人们对极光的发光机制并不清楚的时候,就已经对观测到的极光进行了分类。这种分类是根据从地面上看到的极光的形状、颜色、亮度、运动等情况进行分类的。这种分类方法随着对极光研究的成熟,于1960年在国际电磁学-高空大气物理学会(IGAG)下属的极光委员会上面讨论制定了极光分类方法的标准,并于1963年出版了国际极光分类图册。这个标准是,极光形态分为三大类:(1)带状极光,(2)弥散状极光,(3)射线状极光。并用多重、碎片状、冠状附加修饰词来描述极光的空间扩展情况。为反映极光的内部构造,形态变化快慢程度,还用了相应的术语对其分类。采用极光典型光谱5577Å强度作为基准,把极光发光强度按IBC(International Brightness Coefficient)分为I-IV级,按颜色分部分为a-f六种形式。见表。
表一 极光的分布
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分类区分
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主分类名
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副分类名
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缩写
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说明
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中文
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英语
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形状
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带状
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弧
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Arc
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A
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一般为弧状东西向延伸,且底部边界清晰。
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带
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Band
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B
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呈带状分布,且经常含有“U”字型和“J”字型以及涡旋状结构分布。
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弥散状
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斑块
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Patch
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P
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边界模糊的斑块组合,斑块视野大小以10°左右的较为多见。
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幔
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Veil
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V
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天空里相当一部分呈现均匀的纱幔状亮区。
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射线状
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射线
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Ray
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R
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沿磁力线方向的光线。由数条或多条光纤组成。
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空间分布
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分类名
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缩写
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说明
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中文
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英语
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多重
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multiple
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m
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描述2个以上的弧、带、斑块同时出现的情况。
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碎片状
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fragmentary
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f
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极光爆发后,弧或者带极光出现支离破碎的情况。
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冠状
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coronal
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c
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极光沿磁力线分布且向天空中某点会聚而呈现扇状或冠状分布的情况。
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内部构造
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均匀分布
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Homogeneous
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H
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无内部机构,亮度均匀分布情况。
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条纹状分布
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Striated
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S
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弧、带或斑块内存在黑线纹分布情况。
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射线状分布
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Rayed
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R
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光线沿磁力线方向分布情况。
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时间变化的样子
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稳定的
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quiet
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q
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形状、位置变化非常慢的情况。
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活动的
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active
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a
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形状、位置剧烈变化的情况。
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脉动的
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脉动
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pulsating
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p1
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亮度以朔秒到数十秒的周期变化。
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火焰状
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flaming
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p2
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火焰状明亮部分向磁力线上方急速扩展。
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闪烁
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flickering
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p3
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亮度做快速的、周期性的变化。
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流动
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streaming
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p4
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明亮部分沿着带或弧作流动状移动。
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亮度
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IBC等级
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5577Å亮度(kR)
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能量(erg cm-2 sec-1)
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与自然现象的对比
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I
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1
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3
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银河的亮度。
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II
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10
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30
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月照薄卷云的亮度。
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III
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100
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300
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月照积云的亮度。
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IV
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1000
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3000
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满月的亮度。
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颜色
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分类
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颜色构造
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备考
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a
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上部红
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又称为A型极光。
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b
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下部红
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又称为B型极光,下边高度80-150km。
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c
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绿或白
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亮度在IBC I以下时为白色。
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d
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全部红
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发光高度在250km左右。
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e
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赤和绿
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线状构造沿弧分布,活跃时期能看见。
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f
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青或紫
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经常出现在极光上部被太阳光照射的时候。
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地面观测极光的分类方法的缺点之一是极光的形状随观察者的位置不同而变化。例如,离观察者非常远的地方出现的极光看起来呈弧状,如果在更近些的地方观察同一极光,这时它又呈幕状,如果就在幕状极光正下方观察的话,此时极光又呈冠状。因此根据形状来对极光分类,从物理定义上来说没有什么意义。只是在古文献中对极光的描述是根据极光形态来分类,因此了解一下分类方法对研究古代极光文献是有一定帮助的。
一、卫星观测极光的分类
卫星观测的优点是一张照片即可几乎看到极光的全球分布状况。地面上观测的幔状极光,由于极光布满了整个天空,极光的整体分布特征无法很好地了解,而且幔状极光的出现领域不同于弧状极光或带状极光,并称幔状极光为弥散极光。与此对应将弧状极光及带状极光总称为分立极光。
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