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神秘莫测北极光(3)

2014-11-11 22:04 作者:曹玲来源:三联生活周刊 2014年第45期
人们发现北极光越来越多的秘密,但这并不妨碍你被它的神秘莫测所震撼。

 

绚烂的色彩

碰撞通常发生在距离地面80~ 300公里的高度,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、荧光灯以及老式电视相似。”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公里以上的高空,带电粒子撞到氧原子时,氧原子会受激发出红光;在100~200公里高空,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。“所以,极光帷幕上最高处一般是红色,中部是白绿色,低处边缘是蓝紫色。”

北极光有不同的形状和结构,最常见的是帷幕状移动和闪烁。“极光活动就像磁层活动的实况电视画面。你能看到的戏剧化移动,瞬间消失,迅速出现,都是太阳风引起地球磁场震动的表现。”

北极光一般遵循持续11年的太阳活动周期,在这个周期内,北极光出现频率先是达到一个峰值,接着逐渐减少,直至最低谷。“太阳活动剧烈的年份也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。距地球磁极大约1000~3000公里的地区北极光每晚都会出现,它横跨斯堪的纳维亚半岛北部到俄罗斯北部,然后穿过阿拉斯加和加拿大北部,并进一步横跨格陵兰岛和冰岛南部,这些国家都是不错的极光观测点。”

在挪威北部地区几乎每一个黑暗晴朗的夜晚都能看到极光。“事实上,极光通常很淡,并没有长时间曝光的图片那么绚烂,但足以令人激动,不亲眼一见非常遗憾。”布莱克说他印象最深的一次是2012年。“当时举办一个很大的国际会议,这个会议已经举行了7年,每年都遇到很糟糕的天气,但是那一年天气甚好,大家出城看到了绚烂的极光。很多人因为是第一次看到如此梦幻的景象激动得想哭,这让我也很感动。第二天同行的人说这是一个梦,我们一起做过的梦。”

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。

“如今,科学家已经不需要像往年那样在天寒地冻的野外观测极光,他们可以坐在舒服温暖的房间里,通过各种仪器和设备进行研究。”由于观测容易、气候温和,挪威相继成立了大量的极光研究机构,包括安德亚火箭发射场(And?ya Rocket Range)、阿洛玛观测站(Alomar Observatory)、欧洲非相干散射斯瓦尔巴雷达(EISCAT Svalbard Radars),以及位于斯瓦尔巴群岛的亨里克森观测站(Kjell Henriksen Observatory)。

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