細說極光的特徵和形成原因,一起揭開極光之謎

2021-01-10 二胖說科技

在我國東北的黑龍江北部,有時在萬籟俱寂的夜晚,茫茫天穹中,會驀然出現一片紅色絨幕。正當人們驚疑之際,它又突然變成一片藍色草地。時而有似蟒蛇遊動,時而有似駿馬奔馳,或者像山間燃起巨火,刀光劍影,旌旗變幻。或者像天神睜開了慧眼,光焰噴射,窺視人間。人們把這種在夜晚天空中出現的光怪陸離的奇景,稱為極光。1982年6月18日晚10時左右,在我國黑龍江和吉林西部以及內蒙古和河北北部地區,有人看見了這樣一種極光。

在北面天空離地平線不遠處,先出現了一個月亮大小的半圓形乳白色光片,隨後,光片呈扇形向東北方向逐漸擴大。約10時15分時,形成弧形光幕,邊緣較暗,10時30分時光幕最大,約佔天空1/5,而光幕內星星已能看見。大約10時50分,光幕全部消失。極光在世界其他一些地方也出現過。在北半球能看見極光機會最多的區域是美國阿拉斯加北部、加拿大北部、冰島北部、挪威北部、新西伯利亞群島南部。

相比之下,我國黑龍江北部能見到極光機會比上述地區少,並且主要是在三月、九月份左右,也即在春分和秋分前後才有。極光是地球上最壯觀的自然現象之一,但又具有強大的破壞力。極光爆發期間,嚴重騷擾電離層,從而破壞短波無線電信號的傳播,這時通訊、交通都會帶來嚴重的影響。例如在美國,一個遠在阿拉斯加的計程車司機,在極光強烈活動之際,竟收到來自本土東部的新澤西州調度員的命令。

同時,監視橫跨極地飛行器的預警雷達屏幕上,也可能突然出現虛假的圖像,因而報警。同時,極光不斷變化可能會在輸電線、電話線和輸油管道等細長的導體中感生出強大的電流。受感生電流衝擊,輸油管道可能會發生嚴重的腐蝕。1972年,一次極光使哥倫比亞的一臺23萬伏變壓器炸毀,還造成美國緬因州至德克薩斯州的一條高壓輸電線跳閘。那絢麗多彩、威力無比的極光是怎樣形成的呢?

以往科學家們一般認為,來自太陽的高能帶電粒子,到達地球附近空間,一旦被地球捕捉,則受到地球磁場的控制,沿磁力線朝地磁極作螺旋下降,再與那裡低密度的高層大氣碰撞而放電發光。或者太陽出現黑子、耀斑、日珥等現象時,組成太陽的物質發生強烈的核反應,釋放出大量的能量。這時太陽就向宇宙空間噴射出大量帶電粒子,如質子、電子等。

這些帶電粒子像來自太陽的一股颶風,衝入地球範圍後,由於地磁場的作用,它們便集中降落到南北地磁極附近的高空,高空大氣中的各種氣體原子、分子受到這些帶電粒子的激發,便造成發光現象。如果根據這種解釋,極光就應該在磁極上空以某種「輝點」那樣的形式出現。但是,情況卻不是這樣。極光並沒有呈「輝點」的表現形式,而是在極區上空呈不規則的橢圓帶幻象。這種情況不禁使人們對以往的一般解釋產生了懷疑。究竟是怎麼回事,還有待人們繼續研究。

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