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什麼是極光

http://www.cpus.gov.cn/zlg/jg/
極光知識

http://www.pjedu.com/gerenzhuye/luojing/scene/auraro.htm

極光是劃過南北兩極地區上空的耀眼的光象。呈帶狀、弧狀、放射狀或幕狀。還沒有人確切地知道極光發生的原因，但人們通常認為極光是來自太陽微小高能粒子在地球磁場受阻後偏向的結果。太陽每11年左右有一個非常活動期，發出大量高能粒子進入宇宙空間。此時出現的極光最為瑰麗壯觀。

在地平線上的城市燈光和高層建築可能會妨礙我們看光，所以最佳的極光景象要在鄉間空曠地區才能觀察得到。在加拿大的丘吉爾城，一年在有300個夜晚能見到極光；而在羅裡達州，一年平均只能見到4次左右。大多數極光出現在地球上空90—130千米處。但有些極光要高得多。1959年，一次北極光所測得的高度是160千米，寬度超過4800千米。

人們知道極光至少己有2000年了，並且極光一直是許多神話的主題。在中世紀早期，斯堪的納維亞的海盜相信，極光是騎馬奔馳越過天空的勇士。在北極地區，因紐特人認為，極光是神靈為最近死去的人照亮歸天之路而創造出來的。

1938年在英格蘭出現的一次壯觀的北極光被許多人誤認為是一場大火。在第二次世界大戰期間，1941年美國首都華盛頓上空出現的另一次極光引起了全城恐慌，因為人們以為德國轟炸機開始攻擊了。

極光作為一種天象，自古以來為人注目。但對極光及其空間物理現象的研究取得重大進展，則是最近二、三十年的事。在太陽創造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量可稱之為“太陽風”。這是一束由覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風在地球上空環繞地球流動，以大約每秒400公裡的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏向地磁極，從而導致帶電顆粒與地球上層大氣發生化學反應，由些產生的電流照亮黑空，在南極地區形成著名的南極光。其英文名字為“aruoraaustralis”。在北極地區同樣可看到這一現象，一般稱之為北極光，其英文名字為“auroraborealis”。

太陽風作用於地球上層大氣的稀薄氣體，其產生的光與不同的氣體相對應，在空中顯出黃綠色、藍色和紅色等。科學家已經了解到，地球磁場並不是對稱的。在太陽風的吹動下，它已經變成某種“流線型”。就是說朝向太陽一面的磁力線被大大壓縮，相反方向卻拉出一條長長的，形似慧尾的地球磁尾。磁尾的長度至少有1，000個地球半徑長。由於與日地空間行星際磁場的偶合作用，變形的地球磁場的兩極外各形成一個狹窄的、磁場強度很弱的極尖區。因為等離子體具“凍結”磁力線特性，所以，太陽風粒子不能穿越地球磁場，而只能通過極尖區進入地球磁尾。當太陽活動發生劇烈變化時(如耀斑爆發)，常引起地球磁層亞暴。於是這些帶電粒子被加速，並沿磁力線運動。從極區向地球注入，這些帶電粒子撞擊高層大氣中的氣體分子和原子，使後者被激發——退激而發光。不同的分子，原子發生不同顏色的光，這些單色光混合在一起，就形成多姿多彩的極光。事實上，人們看到的極光，主要是帶電粒子流中的電子造成的。而且，極光的顏色和強度也取決於沉降粒子的能量和數量。用一個形象比喻，可以說極光活動就像磁層活動的實況電視畫面。沉降粒子為電視機的電子束，地球大氣為電視屏幕。地球磁場為電子束導向磁場。科學家從這個天然大電視中得到磁層以及日地空間電磁活動的大量信息。例如，通過極光譜分析可以了解沉降粒子束來源，粒子種類，能量大小，地球磁尾的結構，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。

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"border="0"onload="javascript:if(this.width>screen.width*0.35)this.width=screen.width*0.40"></a>極光是天空中一種特殊的光，是人們能用肉眼看得見的唯一的高空大氣現象，它常常出現在南北半球的高緯地區，主要是在南極區和北極區。這種光的美麗顯示，是由高空大氣中的放電輻射造成的。出現在北半球的叫做北極光，出現在南半球的叫做南極光；南北極光泛稱極光。在我國所能見到的當然是北極光。在古代，我國沒有極光這個詞，所以是根據極光不的形狀差異分別加以稱謂，如叫做“天狗”、“刀星”、“蚩尤旗”、“天開眼”、“星隕如雨”等等，它們大部分散落在史書的星象、妖星、異星、流星、祥氣的記載中。

極光這一術語來源於拉丁文伊歐斯④一詞。傳說伊歐斯是希臘神話中“黎明”（其實，指的是晨曦和朝霞）的化身，是希臘神泰坦⑤的女兒，是太陽神和月亮女神的妹妹，她又是北風等多種風和黃昏星等多顆星的母親。極光還曾被說成是獵戶星座⑥的妻子。在藝術作品中，伊歐斯被說成是一個年輕的女人，她不是手挽個年輕的小伙子快步如飛地趕路，便是乘著飛馬駕挽的四輪車，從海中騰空而起；有時她還被描繪成這樣一個女神，手持大水罐，伸展雙翅，向世上施捨朝露，如同我國佛教故事中的觀音菩薩，普灑甘露到人間。

在我國的古書《山海經》中也有極光的記載。書中談到北方有個神仙，形貌如一條紅色的蛇，在夜空中閃閃發光，它的名字叫觸龍。關於觸龍有如下一段描述：“人面蛇身，赤色，身長千裡，鐘山之神也。”這裡所指的觸龍，實際上就是極光。

極光被視為自然界中最漂亮的奇觀之一。如果我們乘著宇宙飛船，越過地球的南北極上空，從遙遠的太空向地球望去，會見到圍繞地球磁極存在一個閃閃發亮的光環，這個環就叫做極光卵。由於它們向太陽的一邊有點被壓扁，而背太陽的一邊卻稍稍被拉伸，因而呈現出卵一樣的形狀。極光卵處在連續不斷的變化之中，時明時暗，時而向赤道方向伸展，時而又向極點方向收縮。處在午夜部分的光環顯得最寬最明亮。長期觀測統計結果表明，極光最經常出現的地方是在南北磁緯度67度附近的兩個環帶狀區域內，分別稱作南極光區和北極光區。在極光區內差不多每天都會發生極光活動。在極光卵所包圍的內部區域，通常叫做極蓋區，在該區域內，極光出現的機會反而要比緯度較低的極光區來得少。在中低緯地區，尤其是近赤道區域，很少出現極光，但並不是說壓根兒觀測不到極光。1958年2月10日夜間的一次特大極光，在熱帶都能見到，而且顯示出鮮艷的紅色。這類極光往往與特大的太陽耀斑暴發和強烈的地磁暴有關。

在寒冷的極區，人們舉目瞭望夜空，常常見到五光十色，千姿百態，各種各樣形狀的極光。毫不誇大地說，在世界上簡直找不出兩個一模一樣的極光形體來，從科學研究的角度，人們將極光按其形態特征分成五種：一是底邊整齊微微彎曲的圓弧狀的極光孤；二是有彎扭折皺的飄帶狀的極光帶；三是如雲朵一般的片朵狀的極光片；四是面紗一樣均勻的帳幔狀的極光幔；五是沿磁力線方向的射線狀的極光芒。

極光形體的亮度變化也是很大的，從剛剛能看得見的銀河星雲般的亮度，一直亮到滿月時的月亮亮度。在強極光出現時，地面上物體的輪廓都能被照見，甚至會照出物體的影子來。最為動人的當然是極光運動所造成的瞬息萬變的奇妙景象。我們形容事物變得快時常說：“眼睛一眨，老母雞變鴨。”極光可真是這樣，翻手為雲，覆手為雨，變化莫測，而這一切又往往發生在幾秒鐘或數分鐘之內。極光的運動變化，是自然界這個魔術大師，以天空為舞台上演的一出光的活劇，上下縱橫成百上千公裡，甚至還存在近萬公裡長的極光帶。這種宏偉壯觀的自然景象，好像沾了一點仙氣似的，頗具神秘色彩。令人歎為觀止的則是極光的色彩，早已不能用五顏六色去描繪。說到底，其本色不外乎是紅、綠、紫、藍、白、黃，可是大自然這一超級畫家用出神入化的手法，將深淺濃淡、隱顯明暗一搭配、一組合，好家伙，一下子變成了萬花筒啦。根據不完全的統計，目前能分辨清楚的極光色調已達一百六十余種。

極光這般多姿多彩，如此變化萬千，又是在這樣遼闊無垠的穹窿中、漆黑寂靜的寒夜裡和荒無人煙的極區，此情此景，此時此刻，面對五彩缤紛的極光圖形，親愛的讀者，你說能不令人心醉，不叫人神往嗎？無怪乎在許許多多的極區探險者和旅行家的筆記中，描寫極光時往往顯得語竭詞窮，只好說些“無法以言語形容”，“再也找不出合適的詞句加以描繪”之類的話作為遁辭。是的，普通的美麗、壯觀、奇妙等字眼在極光面前均顯得異常的蒼白無力，可以說，即使有生花妙筆也難述說極光的神采、氣勢、秉性脾氣於萬一。

極光的來龍去脈

長期以來，極光的成因機理未能得到滿意的解釋。在相當長一段時間內，人們一直認為極光可能是由以下三種原因形成的。一種看法認為極光是地球外面燃起的大火，因為北極區臨近地球的邊緣，所以能看到這種大火。另一種看法認為，極光是紅日西沉以後，透射反照出來的輝光。還有一種看法認為，極地冰雪豐富，它們在白天吸收陽光，貯存起來，到夜晚釋放出來，便成了極光。總之，眾說紛纭，無一定論。直到20世紀60年代，將地面觀測結果與衛星和火箭探測到的資料結合起來研究，才逐步形成了極光的物理性描述。

現在人們認識到，極光一方面與地球高空大氣和地磁場的大規模相互作用有關，另一方面又與太陽噴發出來的高速帶電粒子流有關，這種粒子流通常稱為太陽風。由此可見，形成極光必不可少的條件是大氣、磁場和太陽風，缺一不可。具備這三個條件的太陽系其他行星，如木星和水星，它們的周圍，也會產生極光，這已被實際觀察的事實所證明。

地磁場分布在地球周圍，被太陽風包裹著，形成一個棒槌狀的膠體，它的科學名稱叫做磁層。為了更形象化，我們打這樣一個比方。可以把磁層看成一個巨大無比的電視機顯像管，它將進入高空大氣的太陽風粒子流匯聚成束，聚焦到地磁的極區，極區大氣就是顯像管的熒光屏，極光則是電視屏幕上移動的圖像。但是，這裡的電視屏幕卻不是18英寸或24英寸，而是直徑為4000公裡的極區高空大氣。通常，地面上的觀眾，在某個地方只能見到畫面的l／50。在電視顯像管中，電子束擊中電視屏幕，因為屏上塗有發光物質，會發射出光，顯示成圖像。同樣，來自空間的電子束，打入極區高空大氣層時，會激發大氣中的分子和原子，導致發光，人們便見到了極光的圖像顯示。在電視顯像管中，是一對電極和一個電磁鐵作用於電子束，產生並形成一種活動的圖像。在極光發生時，極光的顯示和運動則是由於粒子束受到磁層中電場和磁場變化的調制造成的。

極光不僅是個光學現象，而且是個無線電現象，可以用雷達進行探測研究，它還會輻射出某些無線電波。有人還說，極光能發出各種各樣的聲音。極光不僅是科學研究的重要課題，它還直接影響到無線電通信，長電纜通信，以及長的管道和電力傳送線等許多實用工程項目。極光還可以影響到氣候，影響生物學過程。當然，極光也還有許許多多沒有解開的謎。

從地理上看,一年中南緯90度的地方有六個月太陽輻射為0,原因是該地有極夜現象,而非有極光現象.
在南極或北極的夜晚，偶爾可以看到一條光帶橫跨天空，把黑暗的夜空照得一片光亮，很是壯觀美麗，這就是極光。你知道它是怎樣產生的嗎?
地球的南北兩極都有磁極，當太陽發出的高速帶電粒子因地球磁場作用折向南北兩極陽近時，與大氣中的帶電粒子碰撞，因而產生美麗的光輝。所以極光常見於較高緯度上，近兩極的地方可以看到這種極光。
另外，由於帶電粒子只能沿著磁力線運動，在地球磁場的作用下折向南北兩極。

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