氢和白克蘭電流

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氢和白克蘭電流之间的区别

氢 vs. 白克蘭電流

氫是一種化學元素，其化學符號為H，原子序為1。氫的原子量為，是元素週期表中最輕的元素。單原子氫（H）是宇宙中最常見的化學物質，佔重子總質量的75%。等離子態的氫是主序星的主要成份。氫的最常見同位素是「氕」（此名稱甚少使用，符號為1H），含1個質子，不含中子；天然氫還含極少量的同位素「氘」（2H），含1個質子和1個中子。 氫原子最早在宇宙復合階段出現並遍佈全宇宙。在標準溫度和壓力之下，氫形成雙原子分子（分子式為H2），呈無色、無臭、無味非金屬氣體，不具毒性，高度易燃。氫很容易和大部份非金屬元素形成共價鍵，所以地球上大部份的氫都以分子的形態存在，比如水和有機化合物等。氫在酸鹼反應中尤其重要，因為在這類反應中各種分子須互相交換質子。在離子化合物中，氫原子可以獲得一個電子成為氫陰離子（H−），或失去一個電子成為氫陽離子（H+）。雖然在一般寫法中，氫陽離子就是質子，但在實際化合物中，氫陽離子的實際結構是更為複雜的。氫原子是唯一一個有薛定諤方程式解析解的原子，所以對氫原子模型的研究在量子力學的發展過程中起到了關鍵的作用。 16世紀，人們通過混合金屬和強酸，首次製備出氫氣。1766至1781年，亨利·卡文迪什第一次發現氫氣是一種獨立的物質，燃燒後會產生水。安東萬-羅倫·德·拉瓦節根據這一性質，將其命名為「Hydrogen」，在希臘文中意為「生成水的物質」。19世纪50年代，英国医生合信编写《博物新编》（1855年）时，把元素名翻译为“轻气”，成為今天中文「氫」字的來源。 氫氣的工業生產主要使用天然氣的蒸汽重整過程，或通過能源消耗更高的水電解反應。大部份的氫氣都在生產地點直接使用，主要應用包括化石燃料處理（如裂化反應）和氨生產（一般用於化肥工業）。在冶金學上，氫氣會對許多金屬造成氫脆現象，使運輸管和儲存罐的設計更加複雜。. 白克蘭電流是沿著聯結地球磁層的磁場線流進地球高緯度電離層的一股電流。在地球的磁層，這股電流由太陽風和行星際磁場以及體積龐大的電漿驅動著（由行星際磁場間接的驅動著它們的對流）。白克蘭電流的強度與磁層中的活動一起變化（例如在期間）。在朝上的電流片（電子向下流動）中小尺度的擾動加速磁層中的電子，當它們抵達大氣層的上層，就會創造出極光（南極光和北極光）。在高緯度的點離層（或極光帶），白克蘭電流經由在該區電離層垂直於磁場線的極光接通。兩對白克蘭電流在場匹配電流片中成對的出現，一對由正午處通過黃昏側延伸到子夜處，另一對從正午區經由黎明側也延伸到子夜區。在極光帶高緯度這一側的電流片稱為第一區，低緯度那一側的電流片稱為第二區。 這種電流是曾經遠征北極圈研究極光的挪威探險家兼物理學家克里斯汀·白克蘭在1908年預測的。他使用簡單的測量磁場儀器，重新發現安德斯·攝爾修斯和他的助理在一個多世紀前的發現：當極光出現時磁強計會改變方向。這可能只意味著電流在大氣層之上流動，但他從理論上說明不知何故太陽會發出陰極射線 out-of-print, full text online，和從現在被稱太陽風的粒子進入地球的磁場並創造出電流，從而產生極光。這種看法受到當時其他的研究者蔑視，但在1967年，一顆衛星被發射進入極光帶，顯示白克蘭預測的電流確實存在。為了尊崇他和他的理論，這種電流被命名為白克蘭電流。在露西·賈戈的書中對白克蘭電流的發現有著很好的說明。 瑞典阿爾芬實驗室的名譽教授寫道："為甚麼對白克蘭電流特別感興趣？是因為電漿被迫攜帶它們，而它們會導致大量的物理過程（、不穩定性、精細結構的形成）。這些又回過頭來導致像是包括正和負的、和元素分離（像是氧離子的差別彈射）。瞭解這兩類現象在天文物理上獲得的利益遠超過了解我們地球自己的太空環境。".

太阳风

太陽風（solar wind）特指由太阳上層大氣射出的超高速等离子体（带电粒子）流。非出自太陽的类似带电粒子流也常稱爲“恆星風”。 在太陽日冕层的高温（几百万開氏度）下，氢、氦等原子已经被電離成帶正電的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快，以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚，射向太陽的外围，形成太陽風。 太陽風的速度一般在200-800km/s。 一般認為在太阳极小期，從太陽的磁場极地附近吹出的是高速太陽風，從太陽的磁场赤道附近吹出的是低速太陽風。太陽的磁場的活动是會變化的，週期大約為11年。 太陽風一词是在1950年代被尤金·派克提出。但是直到1960年代才證實了它的存在。長期觀測發現，當太陽存在冕洞時，地球附近就能觀測到高速的太陽風。因此天文学家認為高速太陽風的產生與冕洞有密切的關係。太阳表面的磁场及等离子体活动对地球有很重要的影响。当太阳发生强烈的活动时，大量的带电粒子随着太阳风吹向地球的两极，就会在两极的电离层引发美丽的极光。.

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极光

極光（Aurora）是在高緯度（北極和南極）的天空中，帶電的高能粒子和高層大氣（熱層）中的原子碰撞造成的發光現象。帶電粒子來自磁層和太陽風，在地球上，它們被地球的磁場帶進大氣層。大多數的極光發生在所謂的“極光帶”，在觀察上，這是在所有的經度上距離地磁極10°至20°，緯度寬約3°至6°的帶狀區域。太陽風受到地球的磁場導引直接進入大氣層。當磁暴發生時，在較低的緯度也會出現極光。极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。 在英、法等许多西方语言中，人们遵照伽利略的习惯，直接用奥罗拉（Aurora）女神的名字来称呼极光现象。.

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