揭开极光之谜
在人烟稀少的地球极地，时常会有璀璨壮丽、千变万化的美丽光带滑过夜空，出现在北极的，人们称它为“北极光”，出现在南极则被称为“南极光”。极光是怎么形成的?“极光之源”到底在哪里?虽然自古以来人们就观察到了这“横空出世”的奇景，但是它的形成原理直到今天还没有令人满意的解释。科学家们一般认为，极光的形成与太阳的活动、地球磁场以及高空大气等诸多因素都有关系。 极光与太阳的关系 科学研究揭示，太阳是极光之源。太阳是一颗不断放射出大量光和热的恒星。由于其表面和内部进行各种化学元素的核反应，产生出强大的带电微粒流；这些带电微粒以极大的速度射向空间，当它们和地球外围稀薄气体的分子碰撞时，就产生了发光现象。太阳活动有周期性的高潮，会出现巨大的漩涡――太阳黑子。这时太阳发射出的带电微粒流格外强大，激起的极光现象也格外壮丽。因此太阳活动的强弱，同极光出现的频率有很大关系。有人发现过这样一种现象，当一个“大黑子”经过太阳中心的子午线时，在20至40小时以后，地球上一定会发生极光。 为什么多发生在南北两极? 极光现象之所以多发生在南北两极，很少在赤道地区发生，是因为地球本身是个大磁石，而地磁的两极非常接近地理上的两极。正如指南针总是指向南北方一样，太阳送来的粒子流接近地球时在磁场影响作用下，以螺旋形的运动方式飞向两个磁极。事实上，“极光”不仅仅局限于两极，在太阳喷发的带电粒子流非常强烈的年份，在两极地区以外的一些地方，也常能观察到极光。这就是说，磁极已经不能完全控制所有的带电粒子流。至于极光为何多彩绚丽，这是因为空气成分非常混杂，不仅有氧、氮，还有氦、氖等，不同气体成分在带电微粒流作用下，发出的光也各不相同。 极光与地球磁层的关系 地球磁层是磁场线编织的地球“保护网”，它包裹着地球，不仅与地球上的生物有着千丝万缕的联系，还保护地球避免遭受太阳风辐射粒子的侵袭。但是这张“网”并非想像中那般“结实”，在南北极的上空就出现了较大的“间隙”。一部分太阳风乘虚而入，进入地球磁尾。当太阳耀斑爆发时，引起地球磁尾风暴，大量电子被加速，沿磁力线从极区进入地球大气层。从卫星上看，这一过程十分明显。地球两极上空各有一个恒定的环形光晕，即极光椭圆环。他们好像是地球头上的“皇冠”，时亮时淡，时大时小，随着带电粒子的涌入量而变化。由此可见，地球磁尾为太阳风的进入提供了“通道”，极光现象也多被控制在两极地区的上空。 最近，中国空间学家提出了新的观点，认为磁层亚暴发射的高速粒子流与大气原子冲撞是极光产生的真正原因。所谓“磁层亚暴”是地球磁层中巨大能量贮存和突然释放的瞬变活动，大约每天发生3～4次。亚暴每次释放的能量大约相当于一次中等地震的能量，除了在地球极区空间环境的剧烈变化，还在地球电离层激发强烈扰动，影响GPs导航信号的接收，以及卫星和地球之间的通信联络。总之，人们对极光已经有了比较科学的认识，但极光之谜仍然没有完全揭开。 责任编辑 蒲 晖