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极光aurora 

在北极圈内，常常能够看到一种艳丽壮丽的「北极光」（aurora borealis）；在南极圈内所见的相似现象，则称为「南极光」（aurora australis）（图1、2）。但在人口稠密地带却不多见。

这是多少世纪以来引起大家猜想和探究的天象之谜，古代的中国人、日本人、希腊人、罗马人都有文字描写。早年爱斯基摩人以为是鬼神引导死者魂灵上天堂的火炬，许多民族也有他们不相同的极光传说。长时间以来，极光的成因一向未能得到满足的解释。在适当长一段时间内，大家一向以为极光可能是由以下三种原因构成的。一种观点以为，极光是地球外面燃起的大火，因为北极区临近地球的边际，所以能看到这种大火。另一种观点以为，极光是夕日西沉今后，透射反照出来的辉光。还有一种观点以为，极地冰雪丰厚，它们在白日吸收阳光，储存起来，到了夜晚释放出来，便成了极光。总归，议论纷纷，没有定论。直到本世纪60年代，将地上观测成果与卫星、火箭探测到的材料结合起来研讨，才逐步构成了极光的物理性描写。

现在大家认识到，极光一方面与地球高层大气和地球磁场的大规模相互效果有关，另一方面又与太阳喷射出来的高速带电粒子流有关，这种粒子流通常称为太阳风（solar wind）。由此可见，构成极光必不可少的条件是大气、磁场和太阳风，缺一不可。具有这三个条件的太阳系别的行星，如木星、土星和水星周围也会发作极光（图4、5），这已被试验调查的现实所证实。

　地球磁场散布在地球周围，受太阳风的吹拂而被包裹着，构成一个木棒状的腔体，它的科学名称叫做磁层（magnetosphere） 。为了更具体一点起见，咱们能够把磁层看成是一个巨大无比的电视映像管，它将进入高空大气的太阳风粒子流会聚成束，聚焦到地磁的极区，极区大气就是映像管的萤光幕，极光就是电视萤幕上移动的图画。但是，这儿的电视萤幕却不是20吋或是29 吋，而是直径为40000公里的极区高空大气。通常，地上上的观众在某个当地只能见到画面的五十分之一。在电视映像管中，电子束击中电视萤幕，因为萤幕上涂有发光物质，会发射出光，显现成图画。相同，来自空间的电子束，打入极区高空大气层时，会激发大气中的分子与原子，致使发光，大家便见到了极光的图画显现。在电视映像管中，是一对电极和一个电磁铁效果于电子束，发作并构成一种活动的图画。在极光发作时，极光的显现和运动则是因为粒子束遭到磁层中电场和磁场改变的效果所形成的。

　极光不仅是个光学现象，而且是无线电现象，能够用雷达进行探测研讨，它还会辐射出某些无线电波。有人还说，极光能宣布各式各样的声响。极光不仅是科学研讨的主要课题，它还直接影响到无线电通长电缆通以及长的管道和电力传送线等许多有用工程项目。极光还能够影响到气候，影响生物学进程。当然，极光也还有许许多多没有解开的谜。

长时间观测计算成果显现，极光最常常呈现的当地是南北地磁纬度67度邻近的两个环带状区域内，别离称为南极光区和北极光区。在极光区内，差不多每天都会发作极光活动。在极光区所围住的内部区域，通常称为极盖区，在该区域内，极光呈现的时机反而比纬度较低的极光区来得少。在中低纬度地区，尤其是近赤道地区，很少呈现极光，但并不是说彻底观测不到极光，只不过要数十年才可贵遇到一次。1958年2月10日夜间的一次特大极光，在热带地区都能见到，而且显现出艳丽的赤色。这类极光通常与特大的太阳耀斑迸发和激烈的地球磁爆有关。

　在冰冷的极区，大家举目眺望夜空，常常可见到五光十色、千姿百态、各式各样形状不相同的极光。毫不夸大地说，在世界上几乎找不出彻底相同的极光形体来。从科学研讨的视点，大家将极光按其形状特征分红五种：一是底边整齐轻轻曲折的圆弧状极光弧（或称为弧状极光）（图6、7）；二是有弯扭折皱的飘带状极光带（或称为带状极光）（图8、9）；三是如云朵通常的片朵状极光片（或称为片状极光）（图10、11）；四是像面纱相同均匀的帐幔状极光幔（或称为幕状极光）（图12、13）；五是沿磁力线方向的射线状极光冕（或称为放射状极光）（图14、15）。

极光形体的亮度改变也是很大的。从刚刚能看得见的银河星云般的亮度，一向亮到满月时的月球亮度。在强极光呈现时，地上上物体的概括都能被照明白，甚至会照出物体的影子来。最为动听的当然是极光运动所形成的瞬息万变的奇妙现象。有些人描述事物改变得快时常说：「双眼一眨，老母鸡成为鸭。」极光可真是这个姿态。名符其实的翻手为云，覆手为雨，改变莫测，而这全部又通常发作在几秒钟或数分钟以内。极光的运动改变，是天然界这个戏法大师，以天空为舞台表演的一出光的话剧，上下纵横成百上千公里，甚至还存在近万公里长的极光带。这种雄伟壮丽的天然现象，如同沾了仙气似的，颇具奥秘氛围。令人拍案叫绝的则是极光的颜色，早已不足以用五颜六色去描写。说到底，它的本性不外乎红、绿、紫、蓝、白、黄，但是大天然这一超级画家用炉火纯青的方法，将深浅浓淡、隐显明暗调配组合，一下子成为天边的万花筒啦！这些颜色彻底掌控在高层大气的气体成份，氧和氮是最主要的主角。根据非正式的计算，目前能明白分辩的极光色彩已达一百六十余种。

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