瑰丽的极光

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在寒冷的南北两极附近地区的夜晚,人们抬头望夜空,常常见到五光十色、千姿百态的极光.有时它像一条彩带,有时它像一团火焰,有时它又像一张巨大的屏幕.令人叹为观止的则是极光的色彩,虽然其本色不外乎是红、绿、紫、蓝、白、黄,可是大自然这一超级画家用出神入化的手法,将深浅浓淡、隐显明暗一搭配、一组合,使得天空变成了万花筒.根据不完全统计,目前能分辨清楚的极光色调已达一百六十余种.毫不夸张地说,在世界上找不到两个一模一样的极光形体,在自然界中还没有哪种现象能与之媲美,任何彩笔都很难绘出那严寒中嬉戏无常、变幻莫测的炫目之光.

极光有时出现时间极短,犹如节日的焰火在空中闪现一下就消失得无影无踪;有时却可以在苍穹之中辉映几个小时.有的极光异常光亮,掩去星月的光辉;有的又十分清淡,恍若一束青丝;有的结构单一,形状如一弯弧光,呈现淡绿、微红的色调;有的犹如彩绸或缎带抛向天空,上下飞舞、翻动.

极光这般多姿多彩,如此变化万千,又是在这样辽阔无垠的穹窿中,漆黑寂静的寒夜里和荒无人烟的极区,当你面对五彩缤纷的极光,你说能不令人心醉,不叫人神往吗?

那这瑰丽的极光常在什么地方出现呢?人们又在什么地方容易见到呢?极光最经常出现的地方是在南北磁纬度67度附近的两个环带状区域内,分别称做南极光区和北极光区,在极光区内差不多每天都会发生极光活动.在加拿大的丘吉尔城,一年中有300个夜晚能见到极光.我国最北端的漠河也是观看极光的好地方.在中低纬地区,尤其是近赤道区域,很少出现极光,但并不是说压根儿观测不到极光.在太阳上出现黑子频率高的年份,在许多以往看不到极光的纬度较低的地区,也能有幸看到极光.2000年4月6日晚,在欧洲和美洲大陆的北部,出现了极光景象.在地球北半球一般看不到极光的地区,甚至在美国南部的佛罗里达州和德国的中部及南部广大地区也出现了极光.长期观测统计结果表明,通常极光的下边界的高度,离地面不到100千米,极大发光处的高度约为110千米,正常最高边界为300千米,在极端情况下可达1000千米.

早在2000多年前,中国就开始观测到极光,有着较多的极光记录.《山海经》中谈到北方有个神仙,形貌如一条红色的蛇,在夜空中闪闪发光,它的名字叫触龙.关于触龙有如下一段描述:“人面蛇身,赤色,身长千里,钟山之神也.”这里所指的触龙,实际上就是极光.那么极光是如何产生的呢?

1890年,挪威物理学家柏克兰认为,离地球1.5亿千米的太阳几乎连续不断地向地球放射质点.而地球周围存在地磁场,离地球5万千米至6.5万千米以外有一层磁场将地球罩住,当太阳的质点直射这层磁场而被挡住时,它便向地球四周扩散,寻找钻入地球的空隙,结果约有1%的质点钻入北磁极附近的大气层.每颗太阳质点带有等于1000伏特的电压.它们在100千米外的高空大气层中与原子和多半由氧和氮构成的分子相遇,原子吸收了太阳质点所含的一部分能量时,立即又将这能量释放出来而产生极强的光,氧发出绿色和红色的光,氮则发出紫、蓝和一些深红色的光.这些缤纷的色彩组成了绮丽壮观的极光景象.

而现在许多科学家根据自己的研究提出了这样的解释:在电视机显像管中,电子束击中电视屏幕,屏幕上的荧光物质会发光.而地球周围分布着地磁场,地磁场被从太阳上层大气射出的超声速带电粒子流包裹着,形成一个棒槌形的胶体,科学家把它称为磁层.这磁层就好像一个巨大无比的电视机显像管,它将进入高空大气的太阳上层大气射出的带电粒子流会聚成束,聚焦到地磁的极区,这些粒子打入极区高空大气层时,会激发大气中的分子和原子碰撞发光.此时极区的大气就好比是显像管的荧光屏,人们看到的极光就是电视屏幕上移动的图像.这里的电视机屏幕大小不是24英寸或32英寸,而是直径为4000千米的极区高空大气.通常地面上的观众,在某个地方只能见到画面的五十分之一.

但有科学家提出了质疑:太阳上层大气射出的超声速带电粒子流每立方厘米只有几个,就是让它们全发光,你也看不见它们.更何况让它们去撞击气体粒子,它们被撞到的概率更是微乎其微.按照带电粒子撞击气体粒子形成极光理论,极光在极尖区应该是一个柱状体,而实际上极光向太阳的一边有点被压扁,而背太阳的一边却稍稍被拉伸,因而呈现出卵一样的形状.再则极光椭圆带也并不在极尖区之内,太阳上层大气射出的带电粒子流是到达不了那里的,还有就是南北两极的极光是共同镜像飞舞的,且太阳上层大气射出的带电粒子流的速度平均只有400千米每秒,而电磁场的变化速度是接近30万千米每秒.瞬息万变的极光形态以及色彩变化,这都是太阳上层大气射出的带电粒子流的速度所做不到的事情.

这部分科学家认为:极光是由于地球磁层磁力线携带太阳上层大气射出的带电粒子流的能量进入地球内部,进而驱动了地磁场的形成,在这磁层磁力线闭合环路上除了有地球内部的导电体之外,另外还有大气层的电离层――这一弱导电体.当太阳上层大气射出的带电粒子流强烈时,磁力线能量遇到地球内部的磁感抗,有许多能量消耗不掉,于是就在大气电离层处形成了极光.

极光是美丽的,它带给人们无比瑰丽的光的世界以外,还向外辐射出无线电波,甚至能发出各种各样的声音.它直接影响到无线电通信、长电缆通信以及长的管道和电力传送线路等许多实用工程项目.极光甚至还可以影响到气候.不过,目前人们对极光了解还不多,关于极光还有许多没有解开的谜,有待大家去破译.