極光女神

編譯林聲

極光是大自然奉獻(xiàn)給我們的一種獨特的自然景觀——變幻無窮，綺麗壯觀。多少年來，人們一直都在試圖對極光現(xiàn)象作出解釋。在人們的心目中，極光是神話和傳說。比如在芬蘭，人們把極光稱為“狐貍之火”，這源自古代的神話故事：天空中有一只北極狐一邊奔跑一邊燃起火焰，它那像掃帚一樣的大尾巴將雪高高揚起，于是形成了美麗的極光。

極光是怎樣產(chǎn)生的

現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道，極光是一種光現(xiàn)象，以明亮多彩的光帶形式出現(xiàn)在大氣中。極光的形成是地球高層大氣粒子和太陽風(fēng)碰撞的結(jié)果。太陽風(fēng)是太陽釋放出的一股粒子流（電子和質(zhì)子）。當(dāng)太陽的日冕物質(zhì)向外拋射的時候，噴發(fā)出強(qiáng)烈的太陽風(fēng)，大量的帶電高能粒子以每秒300至1200公里的速度向太空發(fā)射，如果地球恰巧在太陽風(fēng)經(jīng)過的路線上，這些帶電粒子就會被地球磁場捕獲。進(jìn)入地球磁場后，這些粒子的運動速度加快，并向地球的磁極運動，在地球上空60至600公里的大氣層里與各種氣體成分發(fā)生“碰撞”，使之發(fā)光，形成絢麗的極光。

極光的出現(xiàn)與太陽活動有很大的關(guān)系——每逢太陽活動劇烈的年份，極光的出現(xiàn)就更為頻繁，人們也就能夠看到更為絢麗壯觀的極光。

極光通常在高緯度地區(qū)的天空中出現(xiàn)，在北半球出現(xiàn)的叫北極光，在南半球出現(xiàn)的叫南極光，在南北極以外的其他地區(qū)偶爾也能看到這種奇特的天文現(xiàn)象。

極光為什么會呈現(xiàn)出絢麗變幻的色彩

極光的色彩千變?nèi)f化，取決于被碰撞氣體原子的類型。地球高層大氣中含有氮和氧等原子，受到太陽風(fēng)的轟擊后被激發(fā)出各種顏色的輝光。如果是氮原子，發(fā)出的光線是藍(lán)色、紫色或紅色的；如果是氧原子，發(fā)出的光線是綠色的。通常見到的是綠色，其次是紅色和藍(lán)色。極光的色彩變化還取決于太陽風(fēng)入射粒子的能量、隨高度變化的大氣成分，以及大氣密度等。比如距離地表越近，大氣密度越大，分子之間的撞擊較為頻繁，某些波長的光就不容易產(chǎn)生。從某種意義上說，極光就像霓虹燈。霓虹燈燈管內(nèi)的氖受激發(fā)光形成五彩光芒，而極光則是因太陽風(fēng)中的帶電粒子與大氣中的氧原子和氮原子碰撞發(fā)光，使高高的天幕上出現(xiàn)絢麗變幻的色彩，成為地球兩極的“霓虹燈”。

在地球上看極光

生活在兩極的人們以及乘飛船在地球軌道上環(huán)行的宇航員都有機(jī)會觀賞到極光。

在地球上看極光，只見一道道光幔在夜空中流光溢彩，構(gòu)成天上人間難得一見的奇景。極光的邊緣像波浪一樣閃動著彩色的漣漪，晶瑩剔透的光幔不斷地變幻著。極光總是不斷地在移動，不斷地在變化，就像雪花一樣，永遠(yuǎn)不會重復(fù)，也永遠(yuǎn)不會靜止不動。如果說彩虹女神有姐妹的話，那就是極光女神。通常，在南極或者北極地區(qū)的夜空中人們有更多的機(jī)會目睹這種奇妙的自然景象。極光的形狀變幻無窮，有帷幕狀、弧狀、帶狀、傘狀、片狀、扇狀、球狀和射線狀等，其色彩赤橙黃綠青藍(lán)紫各色相間。

冬天的幾個月是看極光的最佳時機(jī)，南極圈或北極圈2500公里范圍內(nèi)是看極光的最佳地區(qū)，這個區(qū)域也被稱為“極光區(qū)”。在北極圈內(nèi)的阿拉斯加常可以看到最絢麗多彩的極光。在我國能看到極光的地方是黑龍江西北部的漠河縣，它位于我國最北部的北緯53度線上，是全國緯度最高的縣份，享有“神州北極”之稱。

在空中看極光

若是從空中看極光，卻是另一番景致。在繞地球軌道運行的國際空間站上或者航天飛機(jī)上的宇航員們，置身于色彩斑斕的極光中，橙色、黃色和綠色的光帶在周圍閃耀飛舞，其壯美所帶給他們的震憾簡直難以描述。

有一次，國際空間站從一片簾幕狀的極光上空飛過，時間是加拿大北部當(dāng)?shù)貢r間的午夜。當(dāng)時空間站所處的軌道高度為388公里。透過空間站面向地球的弦窗，宇航員看見圓弧狀的極光與地平線構(gòu)成30度至70度的凹形，并有著清晰的邊緣，較大的弧狀極光和較小的簾幕狀極光一直向南延伸，周圍是一片輝光璀璨的翠綠色光帶，有的彎彎曲曲像在紙上的信手涂鴉，有的像是兒童玩的“連線游戲”的圖畫。透過面北的弦窗，又是另一番景象，窗外一片朦朦朧朧如煙如霧的紅色輝光在綠色極光的上面延伸開去，似乎伸手就可觸及。

從太空看極光，能同時看到綠色的極光和地球地平線上橙色的落日余暉，似乎彩虹女神和它夜晚的姐妹極光女神正在短暫的相會之中。黑色天幕上綠色的極光與閃著落日余暉的大氣交相輝映，紅色的極光沿著日夜明暗交替的一條模糊界限一直向西移去，直至消失不見。

目前，關(guān)于極光仍然存在許多疑問。能否利用極光現(xiàn)象發(fā)生時大氣層釋放的能量？北極光有聲音嗎？我們能夠準(zhǔn)確地預(yù)測極光現(xiàn)象嗎？等等，都還有待于科學(xué)家的進(jìn)一步研究。

外星上的極光

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，只要大氣和磁場條件與地球相似，太陽系的其他行星上也能產(chǎn)生極光。由探測器發(fā)回的圖像表明，土星的極地地區(qū)同樣會出現(xiàn)紅色的極光。同地球一樣，土星上的極光也是太陽風(fēng)進(jìn)入土星大氣層的產(chǎn)物。美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)家們經(jīng)過6年的觀察后發(fā)現(xiàn)，在火星上極光現(xiàn)象也極為普遍，這令他們十分驚訝，因為火星并沒有像地球那樣的磁極來吸引太陽風(fēng)帶電粒子產(chǎn)生極光。

其實，火星上的極光不是由磁極的吸引產(chǎn)生的，而是與火星地殼上磁場較強(qiáng)處有關(guān)，主要是在南半球。科學(xué)家已經(jīng)確定，火星上極光發(fā)生的地方正是在火星表面的磁化區(qū)域內(nèi)，其中規(guī)模最大的極光產(chǎn)生之時正是太陽風(fēng)活動激烈的時候。火星上的極光不如地球上的極光那樣五彩斑斕，太陽風(fēng)中的帶電粒子與火星大氣中的氣體分子產(chǎn)生的輝光只是一些紫外線光，而不是像地球上的極光那樣在赤橙紅綠青藍(lán)紫各色之間變幻無窮。盡管火星磁場在10億年前漸漸消失，但如今的火星表面仍有部分巖層保持著較強(qiáng)的磁性，科學(xué)家將其稱為“迷你磁氣圈”。火星上最強(qiáng)的磁場其強(qiáng)度也只有地球磁場的1/50，為什么這些磁場在太陽風(fēng)帶電粒子的作用下足以產(chǎn)生極光現(xiàn)象？目前科學(xué)家還無法解釋。

從火星上發(fā)生的極光現(xiàn)象，我們可以想象，在太陽系的其他行星上，如木星、土星、天王星和海王星上可能也有極光。