极光是怎么形成的?
1957年3月2日夜,人们在黑龙江省呼玛县上空观测到了这一奇异的光变。7时许,西北天空出现了几个罕见的彩色光点,随后,光点发射出变幻的橙黄色强光。很快,光线渐渐模糊,形成了一道幕布。之后颜色逐渐减弱,8: 30消失。但是在10: 03,这一幕又出现了。
令人惊讶的是,当天晚上7点07分,北疆阿尔泰山背后的天空出现了一片明亮的红光,像是森林大火。大量的雪花从红色的天空中射出,形成一条垂直于地面的白色略带黄色的光带。渐渐地,光带变成了银白色。这些光带放射出来,逐渐向天顶推进。光带呈浅红色,不断闪烁。光带的长度也在不断变化。7点40分左右,光带延伸至天顶。这时候的光色是最鲜艳的,像一束白色的丝带在微红的天空中飞舞。10左右,景色完全消失。
极光有时被称为北极光或南极光。其实本质上是一回事,只不过北极出现的极光叫北极光,南极出现的极光叫南光。我国黑龙江省和新疆维吾尔自治区都出现过极光,但非常罕见,甚至比海市蜃楼还难看到。但是在南北极的高纬度地区,极光的出现是家常便饭。极光是天空中一种奇特的自然光,是人们肉眼唯一能看到的超高层大气物理现象。在南北极的高海拔地区,大部分位于100公里以上。在漫长的极地夜晚或白天,明亮的极光经常出现。
描述极光的词汇有很多,但无论用哪一种,都难以表达极光的神奇和美丽。极光是一种迷人的自然奇观,是南极和北极最壮丽的风景。在南极漫长的夜晚,有时几乎整个天空都是南极光的奇妙景象。极光有时看起来像高耸在头顶的美丽圆柱,突然变成敞开的帐篷,然后迅速卷成螺旋状的长条;有时候,极光就像一条长长的彩色丝带在传说中的女神手中舞动。有时瞬息万变,形状稍纵即逝,有时又像天边淡淡的雾霭,久久不动;有时仿佛从天而降的箭,几乎触到,有时又像原子弹爆炸后升起的蘑菇云,令人望而生畏。当然,这一切都发生在距离地面100公里以上的大气层中。在南极洲所有的景点中,没有比这更壮观的了。
五彩缤纷、变幻莫测的极光给在南极过冬的科学家们带来了无尽的乐趣,也减轻了漫长冬季带来的心理压抑。极光的亮度有强有弱。强烈极光的亮度可以照亮研究站的建筑轮廓,甚至可以反射出物体的影子。
极光的形成就像我们每天看到的霓虹灯管一样。灯管内的稀薄气体被带电粒子强烈碰撞而发光,极光是高层大气中的发光过程。具体来说,极光是太阳发出大量质子、电子等带电粒子,高速射入地球周围的高层大气,与大气中稀薄气体中的原子、分子发生剧烈碰撞的光。极光一般出现在距离地面100 km到500 km的高度。事实上,那里的空气非常稀薄,只有卫星才能在这个高度通过。
那么,为什么极光只在地球的南北极频繁出现呢?众所周知,地球本身就像一块巨大的磁铁,其两端的磁极,即地球磁场的磁南极和磁北极,分别位于南极和北极。当太阳发射的大量带电粒子对准地球时,它们被地球的南、北磁极吸引,相继涌入南、北极。因此,极光集中在南极和北极。