在地球南北兩極附近地區(qū)的高空,夜間常會出現燦爛美麗的光輝.它輕盈地飄蕩,同時忽暗忽明,發(fā)出紅的、藍的、綠的、紫的光芒.這種壯麗動人的景象就叫做極光.
極光多種多樣,五彩繽紛,形狀不一,綺麗無比,在自然界中還沒有哪種現象能與之媲美.任何彩筆都很難繪出那在嚴寒的北極空氣中嬉戲無常、變幻莫測的炫目之光.
極光有時出現時間極短,猶如節(jié)日的焰火在空中閃現一下就消失得無影無蹤；有時卻可以在蒼穹之中輝映幾個小時；有時像一條彩帶,有時像一團火焰,有時像一張五光十色的巨大銀幕；有的色彩紛紜,變幻無窮；有的僅呈銀白色,猶如棉絮、白云,凝固不變；有的異常光亮、掩去星月的光輝；有的又十分清淡,恍若一束青絲；有的結構單一,狀如一彎弧光,呈現淡綠、微紅的色調；有的猶如彩綢或緞帶拋向天空,上下飛舞、翻動；有的軟如紗巾,隨風飄動,呈現出紫色、深紅的色彩；有時極光出現在地平線上,猶如晨光曙色；有時極光如山茶吐艷,一片火紅；有時極光密聚一起,猶如窗簾慢帳；有時它又射出許多光束,宛如孔雀開屏,蝶翼飛舞.
極光是怎么產生的呢?
許多世紀以來,這一直是人們猜測和探索的天象之謎.從前,愛斯基摩人以為那是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬.13世紀時,人們則認為那是格陵蘭冰原反射的光.到了17世紀,人們才稱它為北極光——北極曙光（在南極所見到的同樣的光稱為南極光）.
隨著科技的進步,極光的奧秘也越來越為我們所知,原來,這美麗的景色是太陽與大氣層合作表演出來的作品.在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中,有一種能量被稱為"太陽風".太陽風是太陽噴射出的帶電粒子,是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流.太陽風在地球上空環(huán)繞地球流動,以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場.地球磁場形如漏斗,尖端對著地球的南北兩個磁極,因此太陽發(fā)出的帶電粒子沿著地磁場這個"漏斗"沉降,進入地球的兩極地區(qū).兩極的高層大氣,受到太陽風的轟擊后會發(fā)出光芒,形成極光.在南極地區(qū)形成的叫南極光.在北極地區(qū)形成的叫北極光.
1890年,挪威物理學家柏克蘭認為,離地球1.5億千米的太陽幾乎連續(xù)不斷地向地球放射物質點.而離地球5萬千米至6.5萬千米以外有一層磁場將地球罩住,當太陽的質點直射這層磁場而被擋住時,它便向地球四周擴散,尋找鉆入的空隙,結果約有1％的質點鉆入北磁極附近的大氣層.每顆太陽質點含有等于1000伏特的電力.它們在100千米外的高空大氣層中與原子和多半由氧和氮構成的分子相遇,原子吸收了太陽質點所含的一部分能量時,立即又將這能量釋放出來而產生極強的光,氧發(fā)出綠色和紅色的光,氮則發(fā)出紫、藍和一些深紅色的光.這些繽紛的色彩組成了綺麗壯觀的極光景象.
目前,許多科學家正在對極光作深入的研究.人們看到的極光,主要是帶電粒子流中的電子造成的.而且,極光的顏色和強度也取決于沉降粒子的能量和數量.用一個形象比喻,可以說極光活動就像磁層活動的實況電視畫面.沉降粒子為電視機的電子束,地球大氣為電視屏幕,地球磁場為電子束導向磁場.科學家從這個天然大電視中得到磁層以及日地空間電磁活動的大量信息.例如,通過極光譜分析可以了解沉降粒子束來源,粒子種類,能量大小,地球磁尾的結構,地球磁場與行星磁場的相互作用,以及太陽擾亂對地球的影響方式與程度等.
極光不但美麗,而且在地球大氣層中投下的能量,可以與全世界各國發(fā)電廠所產生電容量的總和相比.這種能量常常攪亂無線電和雷達的信號.極光所產生的強力電流,也可以集結在長途電話線或影響微波的傳播,使電路中的電流局部或完全“損失”,甚至使電力傳輸線受到嚴重干擾,從而使某些地區(qū)暫時失去電力供應.怎樣利用極光所產生的能量為人類造福,是當今科學界的一項重要使命.
極光 常常出現于緯度靠近地磁極地區(qū)上空大氣中的彩色發(fā)光現象.一般呈帶狀、弧狀、幕狀、放射狀,這些形狀有時穩(wěn)定有時作連續(xù)性變化. 極光是來自太陽活動區(qū)的帶電高能粒子 [可達1萬電子伏] 流使高層大氣分子或原子激發(fā)或電離而產生的.由于地磁場的作用,這些高能粒子轉向極區(qū),所以極光常見于高磁緯地區(qū).在大約離磁極25°—30°的范圍內常出現極光,這個區(qū)域稱為極光區(qū).在地磁緯度45°—60°之間的區(qū)域稱為弱極光區(qū),地磁緯度低于45°的區(qū)域稱為微極光區(qū). 極光下邊界的高度,離地面不到100公里,極大發(fā)光處的高度約110公里左右,正常的最高邊界為300公里左右,在極端情況下可達1000公里以上. 根據近年來關于極光分布情況的研究,極光區(qū)的形狀不是以地磁極為中心的圓環(huán)狀,而是更像卵形. 極光的光譜線范圍約為3100—6700埃,其中最重要的譜線是5577埃的氧原子綠線,稱為極光綠線. 早在2000多年前,中國就開始觀測極光,有著豐富的極光記錄.
極光是劃過南北兩極地區(qū)上空的耀眼的光象.呈帶狀、弧狀、放射狀或幕狀.還沒有人確切地知道極光發(fā)生的原因,但人們通常認為極光是來自太陽微小高能粒子在地球磁場受阻后偏向的結果.一說是太陽高能粒子在地球磁場作用下和地球外層大氣中氧氮原子撞擊產生的輝光.太陽每11年左右有一個非常活動期,發(fā)出大量高能粒子進入宇宙空間.此時出現的極光最為瑰麗壯觀.
在地平線上的城市燈光和高層建筑可能會妨礙我們看光,所以最佳的極光景象要在鄉(xiāng)間空曠地區(qū)才能觀察得到.在加拿大的丘吉爾城,一年在有300個夜晚能見到極光；而在羅里達州,一年平均只能見到4次左右.大多數極光出現在地球上空90—130千米處.但有些極光要高得多.1959年,一次北極光所測得的高度是160千米,寬度超過4800千米.