來(lái)看一場(chǎng)大自然的“燈光秀”

黃增強(qiáng)

在地球兩極附近地區(qū)晴朗的夜空，人們常常會(huì)見(jiàn)到五彩繽紛、形狀不一、綺麗無(wú)比的光輝。它有時(shí)出現(xiàn)的時(shí)間極短，猶如節(jié)日的焰火在空中閃現(xiàn)一下就消失得無(wú)影無(wú)蹤;有時(shí)它可以在蒼穹中輝映幾個(gè)小時(shí)。它異常光亮，甚至可以掩去星月的光輝。它的色彩有紅的、藍(lán)的、綠的、白的、紫的和玫瑰紅的。它的形狀有時(shí)像空中飄舞的彩帶，有時(shí)宛如一團(tuán)跳動(dòng)的火焰，有時(shí)又好似一塊五光十色的巨大銀幕。這種大自然的“火樹(shù)銀花不夜天”的景象被稱作極光。

自古以來(lái)，人類就對(duì)神秘的極光有極大的興趣。公元前679年至公元前655年的亞述王朝時(shí)期，古巴比倫的天文學(xué)家在楔形文字石板上就記錄了被認(rèn)為是世界上最早的極光事件。

最近，加拿大天文學(xué)家馬里努斯·安東尼·范-德-斯魯伊斯和日本名古屋大學(xué)天文學(xué)家早川尚志，在對(duì)我國(guó)一部古代編年史文獻(xiàn)《古本竹書(shū)紀(jì)年》一書(shū)的研究中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)于極光天象事件的記載。這部《古本竹書(shū)紀(jì)年》是按年代編寫(xiě)的，記載的是夏、商、周和春秋戰(zhàn)國(guó)的歷史。除了記錄歷史事件之外，這部書(shū)還記載了一些天象事件，其中有一條是這樣描述的：“周昭王末年，夜清，五色光貫紫微，其王南巡不返。”這一極光天象事件發(fā)生的時(shí)間距今已有3000年左右，比古巴比倫的天文學(xué)家在楔形文字石板上記錄的極光事件，大約早了300多年。

何為極光？它是怎樣產(chǎn)生的？ 所謂極光，指的是發(fā)生在極地高磁緯地區(qū)上空的一種絢麗多彩的發(fā)光現(xiàn)象。極光一直是人們猜測(cè)和探索的天象之謎。從前，因紐特人以為那是鬼神引導(dǎo)死者靈魂上天堂的火炬。13世紀(jì)時(shí)，人們認(rèn)為那是格陵蘭冰原反射的光。到了17世紀(jì)，人們才稱它為北極光——北極曙光（在南極見(jiàn)到的同樣的光稱為南極光）。

19世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)極光有了更加深刻的研究和了解。1890年，挪威物理學(xué)家柏克蘭認(rèn)為，離地球1.5億千米的太陽(yáng)幾乎在連續(xù)不斷地向地球放射物質(zhì)點(diǎn)。而離地球5萬(wàn)千米至6.5萬(wàn)千米以外有一層磁場(chǎng)將地球罩住，當(dāng)太陽(yáng)的質(zhì)點(diǎn)直射這層磁場(chǎng)而被擋住時(shí)，它便向地球四周擴(kuò)散，尋找鉆入磁場(chǎng)的空隙，結(jié)果約有1%的質(zhì)點(diǎn)鉆入北磁極附近的大氣層。每顆太陽(yáng)質(zhì)點(diǎn)含有約1000伏特的電力，它們?cè)?00千米外的高空大氣層中與原子，以及多半由氧和氮構(gòu)成的分子相遇，原子吸收了太陽(yáng)質(zhì)點(diǎn)所含的一部分能量時(shí)，立即又將能量釋放出來(lái)產(chǎn)生極強(qiáng)的光，氧發(fā)出綠色和紅色的光，氮?jiǎng)t發(fā)出紫色、藍(lán)色和一些深紅色的光，這些繽紛的色彩組成了綺麗壯觀的極光景象。

極光現(xiàn)象大多發(fā)生在南北兩極，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)影響下，以螺旋形的運(yùn)動(dòng)方式飛向兩個(gè)磁極。出現(xiàn)在南極的叫南極光，出現(xiàn)在北極的叫北極光。極光不僅在地球上出現(xiàn)，在太陽(yáng)系中其他有磁場(chǎng)的行星上也會(huì)出現(xiàn)。

極光很美，被不少人稱作大自然的“燈光秀”。但是要欣賞到心儀的極光，必須選擇最佳的時(shí)間和地點(diǎn)。在南北極圈，每年的3月至9月（南半球的冬季）和每年的9月至次年的3月（北半球的冬季）是欣賞極光的最佳時(shí)間。

在南半球的南極圈，新西蘭南部的斯圖爾特島由于地處偏遠(yuǎn)，少光害，是欣賞南極光的最理想之地。烏斯懷亞是阿根廷最南端的城市，與南極洲僅有800千米之遙。烏斯懷亞依山傍海，是欣賞南極光的最佳地點(diǎn)。

在北半球的北極圈，冰島這個(gè)國(guó)家處于北極圈的極光帶上，是世界上360°無(wú)死角能看到北極光的地方。美國(guó)阿拉斯加的費(fèi)爾班克斯，一年中有200多天可以看到極光，被稱為北極光首都。此外，我國(guó)黑龍江省漠河市的北極村，處于北緯53°以上的高緯度地區(qū)，是全國(guó)觀賞北極光的最佳位置。

極光壯觀美麗，且具有觀賞價(jià)值，但它給人類帶來(lái)的影響和危害極大。極光爆發(fā)期間所產(chǎn)生的強(qiáng)力電流具有強(qiáng)大的破壞力，它在地球大氣層中投放的能量常常攪亂無(wú)線電和雷達(dá)的信號(hào)，它產(chǎn)生的強(qiáng)力電流甚至能使電力傳輸線受到嚴(yán)重干擾，使某些地區(qū)暫時(shí)失去電力供應(yīng)。

針對(duì)極光給人類帶來(lái)的影響，許多科學(xué)家正在對(duì)極光進(jìn)行更加深入的研究。因?yàn)闃O光有許多研究的價(jià)值，如通過(guò)分析極光譜，可以了解沉降粒子束來(lái)源、粒子種類、能量大小、地球磁尾的結(jié)構(gòu)、地球磁場(chǎng)與行星磁場(chǎng)的相互作用，以及太陽(yáng)擾亂對(duì)地球的影響方式與程度等。

當(dāng)然，對(duì)極光奧秘的研究之路還很長(zhǎng)，還有許多沒(méi)有解開(kāi)的極光之謎。把極光研究透徹，積極利用極光產(chǎn)生的能量為人類造福，是當(dāng)今科學(xué)界的一項(xiàng)重要使命。