來看一場大自然的“燈光秀”

黃增強(qiáng)

在地球兩極附近地區(qū)晴朗的夜空，人們常常會見到五彩繽紛、形狀不一、綺麗無比的光輝。它有時出現(xiàn)的時間極短，猶如節(jié)日的焰火在空中閃現(xiàn)一下就消失得無影無蹤;有時它可以在蒼穹中輝映幾個小時。它異常光亮，甚至可以掩去星月的光輝。它的色彩有紅的、藍(lán)的、綠的、白的、紫的和玫瑰紅的。它的形狀有時像空中飄舞的彩帶，有時宛如一團(tuán)跳動的火焰，有時又好似一塊五光十色的巨大銀幕。這種大自然的“火樹銀花不夜天”的景象被稱作極光。

自古以來，人類就對神秘的極光有極大的興趣。公元前679年至公元前655年的亞述王朝時期，古巴比倫的天文學(xué)家在楔形文字石板上就記錄了被認(rèn)為是世界上最早的極光事件。

最近，加拿大天文學(xué)家馬里努斯·安東尼·范-德-斯魯伊斯和日本名古屋大學(xué)天文學(xué)家早川尚志，在對我國一部古代編年史文獻(xiàn)《古本竹書紀(jì)年》一書的研究中，發(fā)現(xiàn)了一個關(guān)于極光天象事件的記載。這部《古本竹書紀(jì)年》是按年代編寫的，記載的是夏、商、周和春秋戰(zhàn)國的歷史。除了記錄歷史事件之外，這部書還記載了一些天象事件，其中有一條是這樣描述的：“周昭王末年，夜清，五色光貫紫微，其王南巡不返。”這一極光天象事件發(fā)生的時間距今已有3000年左右，比古巴比倫的天文學(xué)家在楔形文字石板上記錄的極光事件，大約早了300多年。

何為極光？它是怎樣產(chǎn)生的？ 所謂極光，指的是發(fā)生在極地高磁緯地區(qū)上空的一種絢麗多彩的發(fā)光現(xiàn)象。極光一直是人們猜測和探索的天象之謎。從前，因紐特人以為那是鬼神引導(dǎo)死者靈魂上天堂的火炬。13世紀(jì)時，人們認(rèn)為那是格陵蘭冰原反射的光。到了17世紀(jì)，人們才稱它為北極光——北極曙光（在南極見到的同樣的光稱為南極光）。

19世紀(jì)以來，人們對極光有了更加深刻的研究和了解。1890年，挪威物理學(xué)家柏克蘭認(rèn)為，離地球1.5億千米的太陽幾乎在連續(xù)不斷地向地球放射物質(zhì)點(diǎn)。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(dāng)太陽的質(zhì)點(diǎn)直射這層磁場而被擋住時，它便向地球四周擴(kuò)散，尋找鉆入磁場的空隙，結(jié)果約有1%的質(zhì)點(diǎn)鉆入北磁極附近的大氣層。每顆太陽質(zhì)點(diǎn)含有約1000伏特的電力，它們在100千米外的高空大氣層中與原子，以及多半由氧和氮構(gòu)成的分子相遇，原子吸收了太陽質(zhì)點(diǎn)所含的一部分能量時，立即又將能量釋放出來產(chǎn)生極強(qiáng)的光，氧發(fā)出綠色和紅色的光，氮則發(fā)出紫色、藍(lán)色和一些深紅色的光，這些繽紛的色彩組成了綺麗壯觀的極光景象。

極光現(xiàn)象大多發(fā)生在南北兩極，因?yàn)榈厍虮旧硎莻€大磁石，而地磁的兩極非常接近地理上的兩極。正如指南針總是指向南方一樣，太陽送來的粒子流接近地球時，在磁場影響下，以螺旋形的運(yùn)動方式飛向兩個磁極。出現(xiàn)在南極的叫南極光，出現(xiàn)在北極的叫北極光。極光不僅在地球上出現(xiàn)，在太陽系中其他有磁場的行星上也會出現(xiàn)。

極光很美，被不少人稱作大自然的“燈光秀”。但是要欣賞到心儀的極光，必須選擇最佳的時間和地點(diǎn)。在南北極圈，每年的3月至9月（南半球的冬季）和每年的9月至次年的3月（北半球的冬季）是欣賞極光的最佳時間。

在南半球的南極圈，新西蘭南部的斯圖爾特島由于地處偏遠(yuǎn)，少光害，是欣賞南極光的最理想之地。烏斯懷亞是阿根廷最南端的城市，與南極洲僅有800千米之遙。烏斯懷亞依山傍海，是欣賞南極光的最佳地點(diǎn)。

在北半球的北極圈，冰島這個國家處于北極圈的極光帶上，是世界上360°無死角能看到北極光的地方。美國阿拉斯加的費(fèi)爾班克斯，一年中有200多天可以看到極光，被稱為北極光首都。此外，我國黑龍江省漠河市的北極村，處于北緯53°以上的高緯度地區(qū)，是全國觀賞北極光的最佳位置。

極光壯觀美麗，且具有觀賞價值，但它給人類帶來的影響和危害極大。極光爆發(fā)期間所產(chǎn)生的強(qiáng)力電流具有強(qiáng)大的破壞力，它在地球大氣層中投放的能量常常攪亂無線電和雷達(dá)的信號，它產(chǎn)生的強(qiáng)力電流甚至能使電力傳輸線受到嚴(yán)重干擾，使某些地區(qū)暫時失去電力供應(yīng)。

針對極光給人類帶來的影響，許多科學(xué)家正在對極光進(jìn)行更加深入的研究。因?yàn)闃O光有許多研究的價值，如通過分析極光譜，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(jié)構(gòu)、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。

當(dāng)然，對極光奧秘的研究之路還很長，還有許多沒有解開的極光之謎。把極光研究透徹，積極利用極光產(chǎn)生的能量為人類造福，是當(dāng)今科學(xué)界的一項(xiàng)重要使命。