在人煙稀少的地球極地，時(shí)常會(huì)有璀璨壯麗、千變?nèi)f化的美麗光帶滑過(guò)夜空，出現(xiàn)在北極的，人們稱它為“北極光”，出現(xiàn)在南極則被稱為“南極光”。極光是怎么形成的?“極光之源”到底在哪里?雖然自古以來(lái)人們就觀察到了這“橫空出世”的奇景，但是它的形成原理直到今天還沒(méi)有令人滿意的解釋?？茖W(xué)家們一般認(rèn)為，極光的形成與太陽(yáng)的活動(dòng)、地球磁場(chǎng)以及高空大氣等諸多因素都有關(guān)系。

極光與太陽(yáng)的關(guān)系

科學(xué)研究揭示，太陽(yáng)是極光之源。太陽(yáng)是一顆不斷放射出大量光和熱的恒星。由于其表面和內(nèi)部進(jìn)行各種化學(xué)元素的核反應(yīng)，產(chǎn)生出強(qiáng)大的帶電微粒流；這些帶電微粒以極大的速度射向空間，當(dāng)它們和地球外圍稀薄氣體的分子碰撞時(shí)，就產(chǎn)生了發(fā)光現(xiàn)象。太陽(yáng)活動(dòng)有周期性的高潮，會(huì)出現(xiàn)巨大的漩渦——太陽(yáng)黑子。這時(shí)太陽(yáng)發(fā)射出的帶電微粒流格外強(qiáng)大，激起的極光現(xiàn)象也格外壯麗。因此太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)弱，同極光出現(xiàn)的頻率有很大關(guān)系。有人發(fā)現(xiàn)過(guò)這樣一種現(xiàn)象，當(dāng)一個(gè)“大黑子”經(jīng)過(guò)太陽(yáng)中心的子午線時(shí)，在20至40小時(shí)以后，地球上一定會(huì)發(fā)生極光。

為什么多發(fā)生在南北兩極?

極光現(xiàn)象之所以多發(fā)生在南北兩極，很少在赤道地區(qū)發(fā)生，是因?yàn)榈厍虮旧硎莻€(gè)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北方一樣，太陽(yáng)送來(lái)的粒子流接近地球時(shí)在磁場(chǎng)影響作用下，以螺旋形的運(yùn)動(dòng)方式飛向兩個(gè)磁極。事實(shí)上，“極光”不僅僅局限于兩極，在太陽(yáng)噴發(fā)的帶電粒子流非常強(qiáng)烈的年份，在兩極地區(qū)以外的一些地方，也常能觀察到極光。這就是說(shuō)，磁極已經(jīng)不能完全控制所有的帶電粒子流。至于極光為何多彩絢麗，這是因?yàn)榭諝獬煞址浅；祀s，不僅有氧、氮，還有氦、氖等，不同氣體成分在帶電微粒流作用下，發(fā)出的光也各不相同。

極光與地球磁層的關(guān)系

地球磁層是磁場(chǎng)線編織的地球“保護(hù)網(wǎng)”，它包裹著地球，不僅與地球上的生物有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，還保護(hù)地球避免遭受太陽(yáng)風(fēng)輻射粒子的侵襲。但是這張“網(wǎng)”并非想像中那般“結(jié)實(shí)”，在南北極的上空就出現(xiàn)了較大的“間隙”。一部分太陽(yáng)風(fēng)乘虛而入，進(jìn)入地球磁尾。當(dāng)太陽(yáng)耀斑爆發(fā)時(shí)，引起地球磁尾風(fēng)暴，大量電子被加速，沿磁力線從極區(qū)進(jìn)入地球大氣層。從衛(wèi)星上看，這一過(guò)程十分明顯。地球兩極上空各有一個(gè)恒定的環(huán)形光暈，即極光橢圓環(huán)。他們好像是地球頭上的“皇冠”，時(shí)亮?xí)r淡，時(shí)大時(shí)小，隨著帶電粒子的涌入量而變化。由此可見(jiàn)，地球磁尾為太陽(yáng)風(fēng)的進(jìn)入提供了“通道”，極光現(xiàn)象也多被控制在兩極地區(qū)的上空。

最近，中國(guó)空間學(xué)家提出了新的觀點(diǎn)，認(rèn)為磁層亞暴發(fā)射的高速粒子流與大氣原子沖撞是極光產(chǎn)生的真正原因。所謂“磁層亞暴”是地球磁層中巨大能量貯存和突然釋放的瞬變活動(dòng)，大約每天發(fā)生3～4次。亞暴每次釋放的能量大約相當(dāng)于一次中等地震的能量，除了在地球極區(qū)空間環(huán)境的劇烈變化，還在地球電離層激發(fā)強(qiáng)烈擾動(dòng)，影響GPs導(dǎo)航信號(hào)的接收，以及衛(wèi)星和地球之間的通信聯(lián)絡(luò)?？傊?，人們對(duì)極光已經(jīng)有了比較科學(xué)的認(rèn)識(shí)，但極光之謎仍然沒(méi)有完全揭開(kāi)。

責(zé)任編輯 蒲 暉