神秘莫测北极光

    最早记录北极光的是挪威编年史《国王的镜子》，成书大约在1230年。直到17世纪后期，英国天文学家埃德蒙·哈雷才第一次将极光与地球磁场联系起来。这一时期，法国科学家雅克·德麦兰是第一个提出极光和太阳有关的人。

    人们发现，当太阳风到达地球，它们被看不见的盾牌——地球磁场偏转。地磁层是地球周围一个保护层，一个看不见、摸不着的巨大磁化区域，是太阳高能带电粒子的天然屏障，正是有了这道屏障我们才能安稳地生活在地球上。地磁层的外边缘与行星际交界的地方叫作磁层顶，在地磁南北极上方的磁层顶形状像漏斗，少量的太阳风带电粒子可以从此处“漏”进磁层，在地球附近沿着磁力线绕圈，同时向地球两极沉降，在沉降过程中和地球高层大气发生碰撞，发出灿烂的光芒，这就是极光。碰撞通常发生在距离地面80---300千米的高度，绿、蓝、白、红四色光芒在天空中形成了一个椭圆的环形区域，也就是极光环带。

    极光的发光原理跟霓虹灯相似。霓虹灯管中封存着氖、氩等惰性气体，电子在其中跑来跑去，撞到气体原子时，就会使后者受激发光。不同的原子在不同条件下受到激发，会发出不同颜色的光，于是我们就看到了五颜六色的霓虹灯。极光也是如此，来自太阳的带电粒子闯入地球大气层时，会在不同的高度撞到不同的气体分子，发出不同颜色的光。通常来说，在200千米以上的高空，带电粒子撞到氧原子时，氧原子会受激发出红光；在100～200千米高空，氧原子则会受激发出黄绿色光，这是极光最明亮、最常见的颜色。电离状态的氮则会发出蓝光，中性的氮受到撞击时发出的则是紫红色光。北极光一般遵循持续11年的太阳活动周期，太阳活动剧烈的年份是观察极光的好时候。观看极光的最佳地点当然是在高纬度地区。

    不光地球上有北极光，很多行星都会出现这样的奇景，比如木星、土星、天王星、海王星。这些行星都有大气和磁场，极光以同样的机制出现。木星和土星这两颗行星的磁场比地球更强，哈勃太空望远镜可以清楚地看见这两颗行星的极光。

    北极光是否会出声，这是一个未解之谜。很多人宣称强烈的北极光会伴随着声音，记录在案的极光声音类似于“噼啪”声和低沉的轰鸣声，持续时间短暂而微弱。挪威天体物理学家布莱克表示，“北极光发生在离地表80千米以上的空间，那里近乎真空。因为声波不能在真空中传播，所以声音很难传到地面上。”对于这个问题有一个有趣的解释。1911年，第一个到达南极点的挪威探险家罗尔德·阿蒙森的同伴约翰森在日记里写道，阿蒙森出去之后告诉同伴，他呼气时能听到自己的呼吸被冻住的声音。于是约翰森和另外一个人也出去尝试了一下，同样也听到了“噼啪”声，这种声音他们曾在挪威斯瓦尔巴群岛出现强烈极光的时候听到过。而当他们屏住呼吸，摇晃脑袋时，声音就消失了。

     2012年，芬兰研究人员曾在一个极光观测地发现，声音来自地面以上约70米的高空，而北极光则出现在地面以上约120千米的地方。科学家无法确定声音是如何出现的。至今，极光还有很多无法解释的现象，比如令人震撼的极光碰撞等现象。随着对太阳和地球磁场的深入了解，人们会发现北极光越来越多的秘密。 （选自《三联生活周刊》曹玲，有删改）