揭開極光之謎

在人煙稀少的地球極地，時常會有璀璨壯麗、千變萬化的美麗光帶滑過夜空，出現在北極的，人們稱它為“北極光”，出現在南極則被稱為“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有令人滿意的解釋。科學家們一般認為，極光的形成與太陽的活動、地球磁場以及高空大氣等諸多因素都有關系。

極光與太陽的關系

科學研究揭示，太陽是極光之源。太陽是一顆不斷放射出大量光和熱的恒星。由于其表面和內部進行各種化學元素的核反應，產生出強大的帶電微粒流；這些帶電微粒以極大的速度射向空間，當它們和地球外圍稀薄氣體的分子碰撞時，就產生了發光現象。太陽活動有周期性的高潮，會出現巨大的漩渦——太陽黑子。這時太陽發射出的帶電微粒流格外強大，激起的極光現象也格外壯麗。因此太陽活動的強弱，同極光出現的頻率有很大關系。有人發現過這樣一種現象，當一個“大黑子”經過太陽中心的子午線時，在20至40小時以后，地球上一定會發生極光。

為什么多發生在南北兩極?

極光現象之所以多發生在南北兩極，很少在赤道地區發生，是因為地球本身是個大磁石，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，太陽送來的粒子流接近地球時在磁場影響作用下，以螺旋形的運動方式飛向兩個磁極。事實上，“極光”不僅僅局限于兩極，在太陽噴發的帶電粒子流非常強烈的年份，在兩極地區以外的一些地方，也常能觀察到極光。這就是說，磁極已經不能完全控制所有的帶電粒子流。至于極光為何多彩絢麗，這是因為空氣成分非常混雜，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，發出的光也各不相同。

極光與地球磁層的關系

地球磁層是磁場線編織的地球“保護網”，它包裹著地球，不僅與地球上的生物有著千絲萬縷的聯系，還保護地球避免遭受太陽風輻射粒子的侵襲。但是這張“網”并非想像中那般“結實”，在南北極的上空就出現了較大的“間隙”。一部分太陽風乘虛而入，進入地球磁尾。當太陽耀斑爆發時，引起地球磁尾風暴，大量電子被加速，沿磁力線從極區進入地球大氣層。從衛星上看，這一過程十分明顯。地球兩極上空各有一個恒定的環形光暈，即極光橢圓環。他們好像是地球頭上的“皇冠”，時亮時淡，時大時小，隨著帶電粒子的涌入量而變化。由此可見，地球磁尾為太陽風的進入提供了“通道”，極光現象也多被控制在兩極地區的上空。

最近，中國空間學家提出了新的觀點，認為磁層亞暴發射的高速粒子流與大氣原子沖撞是極光產生的真正原因。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，大約每天發生3～4次。亞暴每次釋放的能量大約相當于一次中等地震的能量，除了在地球極區空間環境的劇烈變化，還在地球電離層激發強烈擾動，影響GPs導航信號的接收，以及衛星和地球之間的通信聯絡。總之，人們對極光已經有了比較科學的認識，但極光之謎仍然沒有完全揭開。

責任編輯 蒲 暉