
极光是种奇景,当它出现时,夜空忽明忽暗,五颜六色的光流在空中旋转:黄的、绿的、红的……如同空中的彩桥,又像节日的焰火,使人感到如同进入仙境一般。
极光,作为地球上最神秘的自然现象之一,人类很早以前就开始了对它的研究。
地球是块大磁石
我们知道,地球是一块大磁石,它的两极就是地球的南极和北极(不完全重合,有11.5度的夹角)。大磁石必然产生磁力,影响到地球周围的空间,产生巨大的磁场。人们虽然看不见磁场却能感觉到它的存在。指南针在磁场中受到磁力,所以才会指向南或北。为了描绘地球的磁场,人们根据磁针的方向,绘制出一条条地球磁力线。1741年,瑞典天文学家摄氏发现,极光的光流沿着地球的磁力线运动。1759年,英国的康登又发现,当地球上发生磁暴时,极光显得格外壮观。
从磁暴、太阳风到极光
极光与磁暴有关,那么磁暴又是怎么回事呢?原来,地球的磁场不是稳定不变的,像人一样,有时它也会发脾气。在短时间内,地球磁场急剧变化,反映在指南针上,指针会剧烈跳动,这就是磁暴。磁暴的根源是太阳,当太阳黑子出现得越多,地球的磁场变化也越厉害。于是把这些现象放在一起:极光和地球磁场有关,而地球磁场又与太阳有关。也就是说,极光与太阳有关。太阳怎么会魔术般地引发极光呢?让我们先跟随科学家回到实验室中看一看。
在实验室中,科学家们让电流通过不同的气体,这时不同的气体会发出不同颜色的光。如果把特殊的气体密封在玻璃管中,通入电流,就制成了五颜六色霓虹灯。根据霓虹灯的原理,科学家推测,极光是电流与气体相撞严生的。难道在南北极上空有电流吗?如果有,这电流是从哪里来的呢?1896年,挪威科学家比尔凯兰猜测,是太阳向地球发射了大量的电子流,造成了地球上的磁暴。
1942年,美国科学家雷伯发现,当雷达对准太阳时会受到干扰。尤其当太阳上出现黑子或耀斑时,受到的干扰格外厉害。这表明,太阳的确能发出电波。1958年,美国物理学家帕克明确提出,太阳把带电的粒子吹向四面八方,好像一阵阵强风。当太阳进入活跃期时,吹出的带电粒子流特别多,人们称这种带电粒子流为“太阳风”。太阳的力量挤压了地球磁场,使地球磁场变形。赶到这时,人们才弄清,极光是来自太阳的带电粒子被地球磁场捕获并加速后与地球外围大气层碰撞而发出的光。因此,极光也是在超高层大气中产生的一种放电现象。
极光为什么只出现在南北极
有人也许会问,既然太阳风吹向地球,为什么只在北极和南极才能见到极光?看一看地球的磁力线就会明白,地球的磁场就像一个看不见的大罩子,把地球包围起来,挡住了太阳风。而这个“罩子”在南极和北极分别开了一忘窗户,于是,带电粒子流就闯进来了,与两极上空的大气层中的氧原子、氧分子以及这些粒子的离子碰撞时,就产生了极光。 (肖兵)