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极光形成之谜

    ①1950年的一个夜晚,北极夜空上方出现淡红和淡绿色的光弧,时而像在空中舞动的彩带,时而像在空中燃烧的火焰,时而像悬在天边的巨伞……它轻盈地飘荡,不断变化着自己的形状,持续了几个小时。它多彩多姿,一会儿红,一会儿蓝,一会儿绿,一会儿紫,变幻莫测。这就是美丽的极光。

    ②极光是太阳风将带电粒子吹到地球两极上空,被地磁俘获产生的一种特殊光学现象。

    ③极光在很多地方出现过,但“极光之源”到底在哪里呢?极光是如何形成的呢?极光现象为什么多出现在南北两极呢?

    ④科学家研究认为,太阳活动是极光之源。极光出现的频率与太阳活动有很大关系,极光就像太阳发出的电。太阳是一颗恒星,不断放出光和热。其表面和内部进行各种化学元素的核反应,产生出强大的、内含大量带电粒子的带电微粒流。这些带电微粒射向空间,和地球外80~1200千米高空的稀薄气体的分子碰撞时,由于速度快而产生发光现象。太阳活动是周期性的,其周期大约11年。在太阳活动的高潮期,太阳黑子出现得最多,有人发现当一个“大黑子”经过太阳中心的子午线20—40小时后,地球上一定会出现极光。

    ⑤那为什么极光现象多出现在南北两极呢?原来,地球本身是个近似以南北极为地磁两极的大磁石。太阳送来的粒子流接近地球时,以螺旋形的运动方式分别飞向两个磁极。事实上,磁极不能完全控制所有的带电粒子流,在太阳喷发的带电粒子流非常强烈的年份,也能在两极地区以外的一些地方观察到极光。因为空气成分非常混杂,不同气体成分如氧、氮、氦、氖等在带电微粒流作用下,会发出不同的光,所以极光看上去多彩绚丽。有人从地球磁层的角度考虑,认为地球磁层包裹着地球,就像地球的“保护网”,使之避免遭受太阳风辐射粒子的侵袭。但在南北极的上空,这张“网”并不结实,有较大的“间隙”,通过“间隙”,部分太阳风便会侵入地球磁层。由于南北极上空有“间隙”,因此极光现象多发生在两极地区的上空。

⑥但是,上述观点虽较好地解释了极地地区的极光现象,却无法解释近地面附近出现的极光现象。一些人认为这些极光是由于地面附近的静电放电所产生的。据史料记载, 离地面1.2—3.0米都出现过极光。有时人们在出现近地极光的地方,还能闻到臭氧的味道。

    ⑦因为许多极光现象与彗星明亮的尾巴有相似之处,所以有人把极光现象与彗星联系起来,这对认识极光是有一定好处的。尽管极光之谜还没有完全揭开,但人类对它已经有了较科学的认识,也许很快科学家们就能告诉我们极光真正的奥秘。

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