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極光是一種自然現(xiàn)象，在地球的南北兩極地區(qū)的高空，夜間會出現(xiàn)燦爛美麗的光輝。這是由于太陽帶電粒子流進(jìn)入地球磁場，激發(fā)高層大氣分子或原子而產(chǎn)生的。極光
地球南北兩極的自然現(xiàn)象
極光
極光（Aurora），是一種絢麗多彩的等離子體現(xiàn)象，其發(fā)生是由于太陽帶電粒子流（太陽風(fēng)）進(jìn)入地球磁場，在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，夜間出現(xiàn)的燦爛美麗的光輝。在南極被稱為南極光，在北極被稱為北極光。地球的極光是來自地球磁層或太陽的高能帶電粒子流（太陽風(fēng)）使高層大氣分子或原子激發(fā)（或電離）而產(chǎn)生。
基本信息
中文名
極光
外文名
Aurora，Aurora Borealis，Polar light
定義
地球南北兩極附近地區(qū)的自然現(xiàn)象
極光區(qū)
形狀
帶狀、弧狀、幕狀、放射狀等
條件
大氣、磁場、高能帶電粒子
極光形態(tài)
根據(jù)關(guān)于極光分布情況的研究，極光區(qū)的形狀不是以地磁極為中心的圓環(huán)狀，而是卵形。極光的光譜線范圍約為3100～6700埃，其中最重要的譜線是5577埃的氧原子綠線，稱為極光綠線。
大多數(shù)極光出現(xiàn)于地球上空90-130千米處。1959年，一次北極光所測得的高度是160千米，寬度超過4800千米。但有些極光要高得多，高度可達(dá)560-1000千米以上。
分布區(qū)域
由于地磁場的作用，這些高能粒子轉(zhuǎn)向極區(qū)，所以極光常見于高磁緯地區(qū)。在大約離磁極25°～30°的范圍內(nèi)常出現(xiàn)極光，這個區(qū)域稱為極光區(qū)。在地磁緯度45°～60°之間的區(qū)域稱為弱極光區(qū)，地磁緯度低于45°的區(qū)域稱為微極光區(qū)。
在北半球觀察到的極光稱北極光，南半球觀察到的極光稱南極光，經(jīng)常出現(xiàn)的地方是在南北緯度67度附近的兩個環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi)，阿拉斯加的費爾班克斯一年之中有超過200天的極光現(xiàn)象，因此被稱為“北極光首都”。而冰島由于整個國家都在極光帶上，也是北半球受歡迎的觀測極光地點。南極光與北極光是同時變化的（可視為北極光的鏡像）。在高緯度的南美洲、澳大利亞、新西蘭和南極洲可以看見南極光。
基本分類
極光依性質(zhì)可分為擴(kuò)散極光和分立極光兩種類型。即使在黑暗的天空中，肉眼可能還是看不見擴(kuò)散極光散發(fā)出彌漫在天空中的微光和形狀，但它定義出了極光帶的范圍。分立極光是在幾乎看不見的擴(kuò)散極光中能夠明確看出形狀的部分，肉眼很容易就能看見它們，最亮?xí)r的亮度足以在夜晚閱讀書報。但分立極光還是只能在夜空中被看見，因為它的亮度還不足以在陽光下呈現(xiàn)。極光在極光帶中出現(xiàn)時通常是彌漫性的光斑或弧形，且通常是在裸眼可見的程度之下。分立極光通常會顯示出磁場線或像簾幕狀的結(jié)構(gòu)，最常見的是綠色的螢光，并且可以在數(shù)秒鐘內(nèi)發(fā)生變化，或是幾個小時光度都不變。
按照極光的形態(tài)分類，可分為勻光弧極光、射線式光柱極光、射線式光弧光帶極光、簾幕狀極光、極光冕等。
按照極光觀測的電磁波波段，可分為光學(xué)極光、無線電極光等。
按激光激發(fā)粒子類型，可分為電子極光、質(zhì)子極光等。
按照極光發(fā)生區(qū)域，可分為極蓋極光、極光帶極光 、中緯極光紅弧等。
現(xiàn)代潮流引導(dǎo)與推薦比照氣象學(xué)來區(qū)分極光的現(xiàn)象，但尚未被完全認(rèn)同。
產(chǎn)生原因
極光出現(xiàn)于星球的高磁緯地區(qū)上空，是一種絢麗多彩的發(fā)光現(xiàn)象。而地球的極光，來自地球磁層和太陽的高能帶電粒子流（太陽風(fēng)）使高層大氣分子或原子激發(fā)（或電離）而產(chǎn)生。極光產(chǎn)生的條件有三個：大氣、磁場、高能帶電粒子。這三者缺一不可。極光不只在地球上出現(xiàn)，太陽系內(nèi)的其他一些具有磁場的行星上也有極光。
極光一般只在南北兩極的高緯度地區(qū)出現(xiàn)，但是2010年8月1日的太陽風(fēng)暴恰好面向地球爆發(fā)，攜帶大量帶電粒子的太陽風(fēng)準(zhǔn)確無誤地“擊中”地球，與地球磁場相互作用產(chǎn)生“磁暴”，使美國密西密歇根州、丹麥和英國等緯度稍低的地區(qū)都能夠看到美麗的北極光景觀。專家稱，這一次的太陽風(fēng)暴并沒有像事先推測的那樣破壞全球的衛(wèi)星和電信系統(tǒng)，卻給地球帶來一場壯麗的“焰火盛會”。
極光是地球周圍的一種大規(guī)模放電的過程。來自太陽的帶電粒子到達(dá)地球附近，地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當(dāng)他們進(jìn)入極地的高層大氣（>80km）時，與大氣中的原子和分子碰撞并激發(fā)，能量釋放產(chǎn)生的光芒形成圍繞著磁極的大圓圈，即極光。
極光最易出現(xiàn)的時期是春分和秋分兩個節(jié)氣來臨之前，且春秋兩季出現(xiàn)頻率更甚夏冬。這是因為在春分和秋分兩節(jié)氣時地球位置與“磁索”交錯最甚。另外，在太陽黑子多的時候或當(dāng)太陽周期在日冕大量拋射增加和太陽風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng)的階段時，極光出現(xiàn)的頻率和亮度也會增加。
早期觀點
許多世紀(jì)以來，這一直是人們猜測和 探索的天象之謎。從前，愛斯基摩人以為那是鬼神引導(dǎo)死者靈魂上天堂的火炬。13世紀(jì)時，人們則認(rèn)為那是格陵蘭冰原反射的光。到了17世紀(jì)，人們才稱它為北極光——北極曙光（在南極所見到的同樣的光稱為南極光）。
隨著科技的進(jìn)步，極光的奧秘也越來越為我們所知——原來，這美麗的景色是太陽與大氣層合作表演出來的作品。在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風(fēng)”。太陽風(fēng)是太陽噴射出的帶電粒子，是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電亞原子顆粒流，因而屬于等離子態(tài)。太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場。地球磁場形如漏斗，尖端對著地球的南北兩個磁極，因此太陽發(fā)出的帶電粒子沿著地磁場這個“漏斗”沉降，進(jìn)入地球的兩極地區(qū)。兩極的高層大氣，受到太陽風(fēng)的轟擊后會發(fā)出光芒，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光，在北極地區(qū)形成的叫北極光。
在過去，有些理論被用來解釋這種現(xiàn)象，但都已經(jīng)過時了：
1.本杰明·佛蘭克林（Benjamin Franklin）的理論：神奇的北極光是濃稠的帶電粒子和極區(qū)強(qiáng)烈的雪和其他的濕氣作用造成的；
2.極光的電子來自太陽發(fā)射的光束。這是克利斯蒂安柏克蘭在1900年提出的說法，她在實驗室用真空室和磁化的地球模型，顯示電子是如何被引導(dǎo)至極區(qū)。這個模型的問題包括本身缺乏在極區(qū)的極光、負(fù)電荷本身自行散射這些光束、而且仍然缺乏任何太空中的觀測證據(jù)；
3.破水桶理論：極光是溢流出的輻射帶，這是詹姆斯·范艾倫和工作伙伴大約在1962年首先提出的。他們指出在輻射帶內(nèi)獲得的巨大能量很快就會在極光的漫射中耗盡。不久之后，很明顯地，陷在輻射帶內(nèi)的都是高能的帶正電離子，而在極光內(nèi)幾乎都是能量較低的電子；
4. 極光是太陽風(fēng)中的粒子被地球的場線引導(dǎo)至大氣層頂端造成的。這適用于極光的尖點，但在尖點之外，太陽風(fēng)沒有直接的作用。另一方面，太陽風(fēng)的能量主要都留駐在帶正電的離子，電子只有0.5eV，而在尖點上會上升至50～100eV，這仍然遠(yuǎn)低于極光的能量。
現(xiàn)代觀點
許多科學(xué)家正在對極光作深入的研究。人們看到的極光，主要是帶電粒子流中的電子造成的。而且，極光的顏色和強(qiáng)度也取決于沉降粒子的能量和數(shù)量。用一個形象比喻，可以說極光活動就像磁層活動的實況電視畫面。沉降粒子為電視機(jī)的電子束，地球大氣為電視屏幕，地球磁場為電子束導(dǎo)向磁場。科學(xué)家從這個天然大電視中得到磁層以及日地空間電磁活動的大量信息。例如，通過極光譜分析可以了解沉降粒子束來源，粒子種類，能量大小，地球磁尾的結(jié)構(gòu)，地球磁場與行星磁場的相互作用，以及太陽擾亂對地球的影響方式與程度等。
極光雖然美麗，但是在地球大氣層中投下的能量，可以與全世界各國發(fā)電廠所產(chǎn)生電容量的總和相比。這種能量常常攪亂無線電和雷達(dá)的信號。極光所產(chǎn)生的強(qiáng)力電流，也可以集結(jié)在長途電話線或影響微波的傳播，使電路中的電流局部或完全“損失”，甚至使電力傳輸線受到嚴(yán)重干擾，從而使某些地區(qū)暫時失去電力供應(yīng)。怎樣利用極光所產(chǎn)生的能量為人類造福，是當(dāng)今科學(xué)界的一項重要使命。
產(chǎn)生原理
極光是地球周圍的一種大規(guī)模放電的過程。來自太陽的帶電粒子到達(dá)地球附近，地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線（Field line）集中到南北兩極。當(dāng)他們進(jìn)入極地的高層大氣時，與大氣中的原子和分子碰撞并激發(fā)，產(chǎn)生光芒，形成極光。經(jīng)常出現(xiàn)的地方是在南北緯度67度附近的兩個環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi)，阿拉斯加的費爾班（Fairbanks）一年之中有超過200天的極光現(xiàn)象，因此被稱為“北極光首都”。所以極光只能在地球的南北極被看見。
地球磁層磁力線攜帶太陽風(fēng)的能量進(jìn)入地球內(nèi)部，進(jìn)而驅(qū)動了地磁場的形成。在這磁層磁力線閉合環(huán)路上除了有地球內(nèi)部的導(dǎo)電體之外，另外還有大氣層的電離層這一弱導(dǎo)電體。當(dāng)太陽風(fēng)強(qiáng)烈時，磁力線能量遇到地球內(nèi)部的磁感抗，有許多能量消耗不掉，于是就在電離層處形成了極光。
典故傳說
中國
傳說一
相傳公元前兩千多年的一天，夜來臨了。隨著夕陽西沉，夜已將它黑色的翅膀張開在神州大地上，把遠(yuǎn)山、近樹、河流和土丘，以及所有的一切全都掩蓋起來。一個名叫附寶的年輕女子獨自坐在曠野上，她眼眉下的一灣秋水閃耀著火一般的激情，顯然是被這清幽的夜晚深深地吸引住了。夜空像無邊無際的大海，顯得廣闊。安詳而又神秘。天幕上，群星閃閃爍爍，靜靜地俯瞰著黑魆魆的地面，突然，在北斗七星中，飄灑出一縷彩虹般的神奇光帶，如煙似霧，搖曳不定，時動時靜，像行云流水，最后化成一個碩大無比的光環(huán)，縈繞在北斗星的周圍。其時，環(huán)的亮度急劇增強(qiáng)，宛如皓月懸掛當(dāng)空，向大地瀉下一片淡銀色的光華，映亮了整個原野。四下里萬物都清晰分明，形影可見，一切都成為活生生的了。附寶見此情景，心中不禁為之一動。由此便身懷六甲，生下了個兒子。這男孩就是黃帝軒轅氏。以上所述可能是世界上關(guān)于極光的最古老神話傳說之一。
傳說二
在我國的古書《山海經(jīng)》中也有極光的記載。書中談到北方有個神仙，形貌如一條紅色的蛇，在夜空中閃閃發(fā)光，它的名字叫燭龍。關(guān)于燭龍《大荒北經(jīng)》有如下一段描述：“西北海之外，赤水之北，有章尾山。有神，人面蛇身而赤，直目正乘，其瞑乃晦，其視乃明。不食不寢不息，風(fēng)雨是竭。是燭九陰，是謂燭龍。”這里所指的燭龍，實際上就是極光。
外國
極光這一術(shù)語來源于拉丁文伊歐斯一詞。傳說伊歐斯是希臘神話中“黎明”（其實，指的是晨曦和朝霞）的化身，是希臘神泰坦的女兒，是太陽神和月亮女神的妹妹，她又是北風(fēng)等多種風(fēng)和黃昏星等多顆星的母親。極光還曾被說成是獵戶星座的妻子。在藝術(shù)作品中，伊歐斯被說成是一個年輕的女人，她不是手挽個年輕的小伙子快步如飛地趕路，便是乘著飛馬駕挽的四輪車，從海中騰空而起；有時她還被描繪成這樣一個女神，手持大水罐，伸展雙翅，向世上施舍朝露，如同我國佛教故事中的觀音菩薩，普灑甘露到人間。
愛斯基摩人認(rèn)為極光是鬼神引導(dǎo)死者靈魂上天堂的火炬，原住民則視極光為神靈現(xiàn)身，深信快速移動的極光會發(fā)出神靈在空中踏步的聲音，將取走人的靈魂，留下厄運。
自然特征
極光之美
極光被視為自然界中最漂亮的奇觀之一。早在2000多年前，中國就開始觀測極光，有著豐富的極光記錄。極光多種多樣，五彩繽紛，形狀不一，綺麗無比，在自然界中還沒有哪種現(xiàn)象能與之媲美。任何彩筆都很難繪出那在嚴(yán)寒的兩極空氣中嬉戲無常、變幻莫測的炫目之光。 極光有時出現(xiàn)時間極短，猶如節(jié)日的焰火在空中閃現(xiàn)一下就消失得無影無蹤；有時卻可以在蒼穹之中輝映幾個小時；有時像一條彩帶，有時像一團(tuán)火像一張五光十色的巨大銀幕，仿佛上映一場球幕電影，給人視覺上以美的享受。如果我們乘著宇宙飛船，越過地球的南北極上空，從遙遠(yuǎn)的太空向地球望去，會見到圍繞地球磁極存在一個閃閃發(fā)亮的光環(huán)，這個環(huán)就叫做極光卵。由于它們向太陽的一邊有點被壓扁，而背太陽的一邊卻稍稍被拉伸，因而呈現(xiàn)出卵一樣的形狀。極光卵處在連續(xù)不斷的變化之中，時明時暗，時而向赤道方向伸展，時而又向極點方向收縮。處在午夜部分的光環(huán)顯得最寬最明亮。長期觀測統(tǒng)計結(jié)果表明，極光最經(jīng)常出現(xiàn)的地方是在南北磁緯度67度附近的兩個環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi)，分別稱作南極光區(qū)和北極光區(qū)。在極光區(qū)內(nèi)差不多每天都會發(fā)生極光活動。在極光卵所包圍的內(nèi)部區(qū)域，通常叫做極蓋區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，極光出現(xiàn)的機(jī)會反而要比緯度較低的極光區(qū)來得少。在中低緯地區(qū)，尤其是近赤道區(qū)域，很少出現(xiàn)極光，但并不是說壓根兒觀測不到極光。1958年2月10日夜間的一次特大極光，在熱帶都能見到，而且顯示出鮮艷的紅色。這類極光往往與特大的太陽耀斑暴發(fā)和強(qiáng)烈的地磁暴有關(guān)。在寒冷的極區(qū)，人們舉目瞭望夜空，常常見到五光十色，千姿百態(tài)，各種各樣形狀的極光。毫不夸大地說，在世界上簡直找不出兩個一模一樣的極光形體來，從科學(xué)研究的角度，人們將極光按其形態(tài)特征分成五種：一是底邊整齊微微彎曲的圓弧狀的極光弧；二是有彎扭折皺的飄帶狀的極光帶；三是如云朵一般的片朵狀的極光片；四是面紗一樣均勻的帳幔狀的極光幔；五是沿磁力線方向的射線狀的極光芒。
極光形體的亮度變化也是很大的，從剛剛能看得見的銀河星云般的亮度，一直亮到滿月時的月亮亮度。在強(qiáng)極光出現(xiàn)時，地面上物體的輪廓都能被照見，甚至?xí)粘鑫矬w的影子來。最為動人的當(dāng)然是極光運動所造成的瞬息萬變的奇妙景象。我們形容事物變得快時常說：“眼睛一眨，老母雞變鴨。”極光可真是這樣，翻手為云，覆手為雨，變化莫測，而這一切又往往發(fā)生在幾秒鐘或數(shù)分鐘之內(nèi)。極光的運動變化，是自然界這個魔術(shù)大師，以天空為舞臺上演的一出光的話劇，上下縱橫成百上千公里，甚至還存在近萬公里長的極光帶。這種宏偉壯觀的自然景象，好像沾了一點仙氣似的，頗具神秘色彩。令人嘆為觀止的則是極光的色彩，早已不能用五顏六色去描繪。說到底，其本色不外乎是紅、綠、紫、藍(lán)、白、黃，可是大自然這一超級畫家用出神入化的手法，將深淺濃淡、隱顯明暗一搭配、一組合，好家伙，一下子變成了萬花筒啦。根據(jù)不完全的統(tǒng)計，能分辨清楚的極光色調(diào)已達(dá)一百六十余種。極光這般多姿多彩，如此變化萬千，又是在這樣遼闊無垠的穹窿中、漆黑寂靜的寒夜里和荒無人煙的極區(qū)，此情此景，此時此刻，面對五彩繽紛的極光圖形，親愛的讀者，你說能不令人心醉，不叫人神往嗎？無怪乎在許許多多的極區(qū)探險者和旅行家的筆記中，描寫極光時往往顯得語竭詞窮，只好說些“無法以言語形容”，“再也找不出合適的詞句加以描繪”之類的話作為遁辭。是的，普通的美麗、壯觀、奇妙等字眼在極光面前均顯得異常的蒼白無力，可以說，即使有生花妙筆也難述說極光的神采、氣勢、秉性脾氣于萬一。
神奇聲音
北極光是指常出現(xiàn)于地球高緯度地區(qū)高層大氣中的發(fā)光現(xiàn)象，是太陽風(fēng)與地球磁場相互作用的結(jié)果。北極光非常絢爛美麗，而伴隨北極光發(fā)生的，是一種很神秘的聲音。
一直以來，有關(guān)這種神秘的北極光聲音流傳著許多的傳說，也讓在荒野的人們感到恐懼和敬畏。
北極光發(fā)出的這種含混不清的爆裂聲的來源，終于首次在科學(xué)上得到了合理的解釋。
芬蘭阿爾托大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了北極光神秘聲音的來源，這種聲音產(chǎn)生于距地面70米的空中。與此相比，由地球磁場干擾而產(chǎn)生的絢爛而變幻莫測的北極光，則是產(chǎn)生于距離地面120千米的高空。
為了找到聲音的來源，科學(xué)家們利用了三個互相獨立的麥克風(fēng)，在觀測點記錄下了北極光的聲音。接著，科學(xué)家們對這些聲音進(jìn)行對比分析，從而最終確定了北極光聲音的來源。當(dāng)北極光在觀測點出現(xiàn)的同時，芬蘭氣象研究所也同步測量到了伴隨北極光產(chǎn)生了地磁干擾。
阿爾托大學(xué)的萊恩（Unto K. Laine）教授表示，“我們研究發(fā)現(xiàn)，在北極光出現(xiàn)期間，人們可以聽見一種伴隨極光自然產(chǎn)生的聲音。過去，我們認(rèn)為極光離我們太遠(yuǎn)，不可能會聽到極光發(fā)出的聲音，這種推斷沒有錯，但事實是，極光是由太陽產(chǎn)生的能量粒子干擾地球磁場而產(chǎn)生的，它們在很遠(yuǎn)的天邊，伴隨極光的聲音也是由類似原因而產(chǎn)生，只不過產(chǎn)生這種聲音的地方離地面更近。”
有關(guān)北極光神秘聲音產(chǎn)生的具體原因仍然是一個迷，這種聲音并不是每次都會伴隨極光而來。從被記錄下來的聲音來看，這種聲音聽起來像是一種含混不清的爆裂聲，并往往只持續(xù)一小段時間。另外一些聽到過極光聲音的人把這種聲音描述為一種噼啪聲，并且感覺聲音的距離很遠(yuǎn)。通過這些不同的描述，科學(xué)家們推測北極光聲音產(chǎn)生的背后可能有著若干不同的原理。
觀測地點
大多數(shù)極光發(fā)生在地球上空90～130千米處。美國匹茲堡磁緯高，就比在北京看到極光的機(jī)會大多了。2004年11月7日晚，較強(qiáng)極光匹茲堡出現(xiàn)過。 肉眼能看出綠色，紅色。2003年11月20日傍晚，極光出現(xiàn)于匹茲堡南方地平線，一小時后消退。半夜時又發(fā)生于北方低空。2003年10月30日出在匹茲堡的極光，雖然是在光污染嚴(yán)重的市內(nèi)，但仍能看到紅色的光芒。但有些極光要高得多。1959年，一次北極光 所測得的高度是160千米，寬度超過4800千米。在地平線上的城市燈光和高層建筑可能會妨礙我們看光，所以最佳的極光景象要在鄉(xiāng)間空曠地區(qū)才能觀察得到。美國的費爾班克斯一年有200多天能看到極光；而在佛羅里達(dá)州，一年平均只能見到4次左右。我國最北端的漠河，也是觀看極光的好地方。18世紀(jì)中葉，瑞典一家地球物理觀象臺的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該臺觀測到極光的時候，地面上的羅盤的指針會出現(xiàn)不規(guī)則的方向變化，變化范圍有1度之多。與此同時，倫敦的地磁臺也記錄到類似的這種現(xiàn)象。由此他們認(rèn)為，極光的出現(xiàn)與地磁場的變化有關(guān)。原來，極光是太陽風(fēng)與地球磁場相互作用的結(jié)果。太陽風(fēng)是太陽噴射出的帶電粒子，當(dāng)它吹到地球上空，會受到地球磁場的作用。高層大氣是由多種氣體組成的，不同元素的氣體受轟擊后所發(fā)出的光的前面色不一樣。例如氧被激后發(fā)出綠光和紅光，氮被激后發(fā)出紫色的光，氬激后發(fā)出藍(lán)色的光，因而極光就顯得絢麗多彩，變幻無窮。
由于與日地空間行星際磁場的偶合作用，變形的地球磁場的兩極外各形成一個狹窄的、磁場強(qiáng)度很弱的極尖區(qū)。因為等離子體具“凍結(jié)”磁力線特性，所以，太陽風(fēng)粒子不能穿越地球磁場，而只能通過極尖區(qū)進(jìn)入地球磁尾。當(dāng)太陽活動發(fā)生劇烈變化時（如耀斑爆發(fā)），常引起地球磁層亞暴。于是這些帶電粒子被加速，并沿磁力線運動。從極區(qū)向地球注入，這些帶電粒子撞擊高層大氣中的氣體分子和原子，使后者被激發(fā)——退激而發(fā)光。不同的分子，原子發(fā)生不同顏色的光，這些單色光混合在一起，就形成多姿多彩的極光。事實上，極光的形成與太陽活動息息相關(guān)。逢到太陽活動極大年，可以看到比平常年更為壯觀的極光景象。在許多以往看不到極光的緯度較低的地區(qū)，也能有幸看到極光。2000年4月6日晚，在歐洲和美洲大陸的北部，出現(xiàn)了極光景象。在地球北半球一般看不到極光的地區(qū)，甚至在美國南部的佛羅里達(dá)州和德國的中部及南部廣大地區(qū)也出現(xiàn)了極光。當(dāng)夜，紅、藍(lán)、綠相間的光線布滿夜空中，場面極為壯觀。雖然這是一件難得一遇的幸事，但在往日平淡的天空突然出現(xiàn)了絢麗的色彩，在許多地區(qū)還造成了恐慌。據(jù)德國波鴻天文觀象臺臺長卡明斯基說，當(dāng)夜德國萊茵地區(qū)以北的警察局和天文觀象臺的電話不斷，有的人甚至懷疑又發(fā)生毒氣泄漏事件。這次極光現(xiàn)象被遠(yuǎn)在160公里高空的觀測太陽的宇宙飛行器ACE發(fā)現(xiàn)，并發(fā)出了預(yù)告。在北京時間4月7日凌晨零時三十分，宇宙飛行器ACE發(fā)現(xiàn)一股攜帶著強(qiáng)大帶電粒子的太陽風(fēng)從它旁邊掠過，而且該太陽風(fēng)突然加速，速度從每秒375公里提高到每秒600公里，一小時后，這股太陽風(fēng)到達(dá)地球大氣層外緣，為我們顯示了難得一見的造化神工。
研究發(fā)展
- 1741年，歐羅夫·休爾特和安德斯·攝爾修斯觀測到出現(xiàn)在頭頂上方的極光，并描述為受到磁場控制。這表示（以后獲得證實）大電流會與極光有所關(guān)聯(lián)，流出的區(qū)域就是極光的源頭。
- 本杰明·富蘭克林認(rèn)為“神秘的北極光”是北極地區(qū)被水和其它的濕氣增強(qiáng)了濃度而強(qiáng)化的帶電粒子。
- 19世紀(jì)中后期，伊萊亞斯·羅密士（1860）和稍晚的赫爾曼·費茨（Hermann Fritz, 1881）先后詳細(xì)敘述極光與磁場的關(guān)系。
- 1882年，特隆歐爾（S. Tromholt）確定極光主要出現(xiàn)在圍繞地球磁極約2500公里半徑的環(huán)形“極光帶”。在距離磁極約2000公里的地理北極則幾乎不曾出現(xiàn)過極光。暫態(tài)分布的極光（“極光橢圓”）則稍有不同，中心會由磁極向夜側(cè)偏移3-5度，所以當(dāng)磁極位于太陽和觀測者之間對齊時，毫無疑問的極光弧在子夜會最偏向赤道的方向。這也是觀賞極光最佳的時段，稱為磁性子夜。
- 1890年，挪威物理學(xué)家柏克蘭認(rèn)為，離地球1.5億千米的太陽幾乎連續(xù)不斷地向地球放射物質(zhì)點。而離地球5萬千米至6.5萬千米以外有一層磁場將地球罩住。當(dāng)太陽的質(zhì)點直射這層磁場而被擋住時，它便向地球四周擴(kuò)散，尋找鉆入的空隙，結(jié)果約有1%的質(zhì)點鉆入北磁極附近的大氣層。每顆太陽質(zhì)點含有等于1000伏特的電力。它們在100千米外的高空大氣層中與原子和多半由氧和氮構(gòu)成的分子相遇，原子吸收了太陽質(zhì)點所含的一部分能量時，立即又將這能量釋放出來而產(chǎn)生的強(qiáng)光，氧發(fā)出綠色和紅色的光，氮則發(fā)出紫、藍(lán)和一些深紅色的光。這些繽紛的色彩組成了綺麗壯觀的極光景象。
- 1896年，克里斯蒂安·伯克蘭提出極光起因于來自太陽所發(fā)射的帶電粒子束。他在真空室中放入一個磁化的球（代表微型地球的“terrellas”球），以電子射束進(jìn)行實驗，表明電子將被引導(dǎo)至極區(qū)。這個模型的問題是極光本身沒有極性，還有更多負(fù)電荷本身的自我分散性等，并且缺乏任何在太空中的觀測證據(jù)。極光是太陽風(fēng)粒子受到地球磁場的導(dǎo)引，在地球大氣層頂?shù)母咛幃a(chǎn)生。這對極光尖點是正確的，但是在尖點之外，太陽風(fēng)并未直接接近。此外，太陽風(fēng)的能量主要是駐留在正離子，電子只有0.5Ev（電子伏特），而在尖點雖然會升高至50-100eV，但依然沒有達(dá)到極光的能量。
- 1908年，克里斯蒂安·伯克蘭推論電流是沿著東西方向的極光弧流動的，流向是從白天側(cè)朝向（大致）子夜，后來被稱為“極光電流”（參見伯克蘭電流）。
- 1970年代，美國天體物理學(xué)家瓊·費曼推論極光是地球磁層和太陽風(fēng)發(fā)生相互作用的產(chǎn)物。她的工作結(jié)果來自“探險家33號”（“Explorer 33”）太空船搜集的資料。
- 2007年2月，美國國家航空航天局“西蜜斯衛(wèi)星任務(wù)”（“THEMIS”）的5個人造衛(wèi)星群成功發(fā)射升空。3月在阿拉斯加和加拿大上空偵測到北極光出現(xiàn)兩小時，同一時間衛(wèi)星也偵測到帶電粒子流接觸到北極磁場，并首度測到扭曲磁場的結(jié)構(gòu)。美國加州大學(xué)洛杉磯分校的安吉羅波洛斯根據(jù)衛(wèi)星傳回的數(shù)據(jù)推斷：太陽釋放的帶電粒子像一道氣流飛向地球，碰到北極上空磁場時又形成若干扭曲的磁場，帶電粒子的能量在瞬間釋放，以燦爛眩目的北極光形式呈現(xiàn)。其研究結(jié)果已于2007年12月9日在“美國地球物理學(xué)會”的學(xué)術(shù)會議中發(fā)表。
- 2008年2月26日，西蜜斯衛(wèi)星任務(wù)得以確定，這是第一次，啟動磁層副暴的觸發(fā)器距離三分之一處，測量的事件顯示磁場。根據(jù)“西蜜斯衛(wèi)星任務(wù)”（傳回的新數(shù)據(jù)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽釋放的帶電粒子像一道氣流飛向地球，碰到北極上空磁場時又形成若干扭曲的磁場，帶電粒子的能量在瞬間釋放，以燦爛眩目的北極光形式呈現(xiàn)，而地球的極光主要只有紅、綠二色是因為在熱成層的氮氣和氧原子被電子碰撞，分別發(fā)出紅色和綠色光。瑟密斯衛(wèi)星任務(wù)的5個人造衛(wèi)星群于2007年2月成功發(fā)射升空，3月在阿拉斯加和加拿大上空偵測到北極光出現(xiàn)兩小時，同一時間衛(wèi)星也偵測到帶電粒子流接觸到北極磁場。而讓安吉羅波洛斯驚訝的是，帶電粒子和磁場接觸形成的地磁風(fēng)暴以每分鐘650公里的速度掠過空中，威力相當(dāng)于芮氏規(guī)模5.5級的地震。科學(xué)家早就懷疑，北極光的能源來自帶電粒子與北極磁場接觸產(chǎn)生的扭曲磁場，但這個理論一直到2010年5月才獲得證實。當(dāng)時瑟密斯任務(wù)的衛(wèi)星群從地球上空6萬多公里首度測到扭曲磁場的結(jié)構(gòu)。
其他行星
木星和土星這兩顆行星都有比地球更強(qiáng)的磁場（木星在赤道的磁場強(qiáng)度是4.3高斯，相較之下地球只有0.3高斯），而且兩者也都有強(qiáng)大的輻射帶。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡也很清楚的看見這兩顆行星的極光。在巨大氣體行星上的極光看起來與地球的相似，也是由太陽風(fēng)提供能量，另外，木星的衛(wèi)星，特別是埃歐，更是木星極光的能量來源。這些電流是沿著場線（場準(zhǔn)直電流）涌生出的，肇因于衛(wèi)星繞著行星公轉(zhuǎn)的相對運動，引起的發(fā)電機(jī)機(jī)制。有著火山活動和電離層的埃歐，是帶電粒子的強(qiáng)力來源，從1955年開始就在研究由它的電流所發(fā)射出來的電波輻射。使用哈柏太空望遠(yuǎn)鏡也在埃歐、歐羅巴和甘尼米德上觀測到極光，當(dāng)木星磁氣圈的等離子撞擊到它們稀薄的大氣層時，就會產(chǎn)生極光。在金星和火星上也曾觀測到極光。因為金星沒有內(nèi)在（行星本身）的磁場，金星的極光呈現(xiàn)不同的形狀和強(qiáng)度，看起來是明亮但彌漫的補(bǔ)丁，有時會分布在整個行星的盤面。金星的極光源自太陽風(fēng)的粒子撞擊和陷入在夜晚側(cè)的大氣層。在2004年8月14日，火星快車號上的儀器SPICAM檢測到火星的極光。這道極光位于erra Cimmeria，東經(jīng)177°，南緯52°，輻射區(qū)域大約寬30公里，高度在8公里左右。經(jīng)由分析包括火星全球探勘者號過去的地殼磁場異常資料，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)輻射的地區(qū)是相對來說是區(qū)域性的局部磁場最強(qiáng)的地區(qū)。這種相關(guān)性顯示，電子是通過火星地殼的磁力線與被激發(fā)的大氣層移動。
南歐洲天文臺發(fā)表了在2000年11月拍攝到木星上極光的照片，和木星兩極上空的煙霧，這是科學(xué)家第一次清楚拍攝到木星兩極的情況。
木星（Jupiter）離地球（Earth）約六億一千萬公里，過去，科學(xué)家曾經(jīng)利用太空總署（NASA）的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope），拍攝到木星極光（aurora）的照片，不過，使用南歐洲天文臺（European Southern Observatory）的紅外線（infrared）望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家可以更清楚地觀察到木星極光和北極上空的煙霧。
科學(xué)家指出，極光是環(huán)繞木星的磁軸（magnetic axis），而這些煙霧，是環(huán)繞著木星的旋轉(zhuǎn)軸（rotation axis），是在極光環(huán)之下；煙霧是受到木星上的地帶風(fēng)（zonal winds）影響，這些地帶風(fēng)是在同一緯度（latitude）上移動的；科學(xué)家相信，木星以十小時一次的迅速自轉(zhuǎn)，也會影響兩極上空煙霧的移動。
對土星極光發(fā)射所做的一項新的研究，發(fā)現(xiàn)了一個二級極光卵形環(huán)（auroral oval），亮度是主極光卵形環(huán)的四分之一。主極光卵形環(huán)是十多年前首次在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的圖像中看到的，此后其形態(tài)已被詳細(xì)確定，但關(guān)于其起源一直存在爭論。一種理論認(rèn)為，它們是地球上所看到的極光卵形環(huán)（主要由與太陽風(fēng)的相互作用形成）和木星上的極光卵形環(huán)（由與等離子流的相互作用形成）之間的一個混合結(jié)構(gòu)。但土星二級極光卵形環(huán)的性質(zhì)表明，它是木星主極光卵形環(huán)的一個弱對應(yīng)體，它之所以相對較暗，是由于土星沒有一個像“木衛(wèi)一”（有火山噴發(fā)活動）這樣的大型離子源。因此土星和木星上的極光形成過程是非常相似的，其外觀的差別是由比例尺差別造成的。
木星遠(yuǎn)紫外線噴射最新觀測顯示，明亮的木星極光爆發(fā)很可能是由行星-衛(wèi)星交互作用產(chǎn)生的，而不是受太陽活動性影響。研究小組指出，木星極光噴射揭示能量通過木星大磁氣圈傳輸和消散，然而主要的極光噴射是恒穩(wěn)態(tài)行星旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部驅(qū)動，短暫的明亮發(fā)光通常被認(rèn)為是外部太陽風(fēng)受壓引發(fā)。Hisaki探測器和哈勃望遠(yuǎn)鏡提供的證據(jù)表明，最新觀測到的明亮木星極光實際上是內(nèi)部驅(qū)動所致。強(qiáng)烈噴射從木星極冠區(qū)域延伸至木衛(wèi)一極光跡象附近的緯度，暗示著通過內(nèi)部等離子循環(huán)過程，能量快速進(jìn)入木星極地區(qū)域。
木星觀測者知道這顆巨大行星經(jīng)常出現(xiàn)極光，比地球極光明亮數(shù)千倍，并且覆蓋范圍是地球面積數(shù)倍，通常他們認(rèn)為木星極光是太陽帶電粒子與木星磁場發(fā)生碰撞所產(chǎn)生的，也可能是由于木星和它的衛(wèi)星單獨交互作用所致。
但是這些極光耀眼明亮周期類似于地球極光，沒有人能夠明確跟蹤分析究竟是哪一種原因?qū)е碌摹Ｄ拘呛湍拘l(wèi)一交互作用產(chǎn)生的極光現(xiàn)象，木衛(wèi)一表面火山釋放帶電離子和電子云，進(jìn)入木星周邊彌漫強(qiáng)磁場的區(qū)域，這里的磁場是地球磁場強(qiáng)度的數(shù)千倍。
伴隨著木星快速旋轉(zhuǎn)，木星磁場旋轉(zhuǎn)作用下牽引木衛(wèi)一物質(zhì)環(huán)繞其周圍，導(dǎo)致木星極地出現(xiàn)強(qiáng)電場。這種加速離子和電子產(chǎn)生強(qiáng)極光現(xiàn)象，幾乎照亮了電磁波譜所有部分，但不包括紫外線、X射線高能波譜帶。
補(bǔ)充資料
極光是南北極地區(qū)特有的一種大氣發(fā)光現(xiàn)象。極光在東西方的神話傳說中都留下了美麗的身影，現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，使人類能夠用理性的眼光看待極光，對它作出科學(xué)的解釋。
長期以來，極光的成因機(jī)理未能得到滿意的解釋。在相當(dāng)長一段時間內(nèi)，人們一直認(rèn)為極光可能是由以下三種原因形成的。一種看法認(rèn)為極光是地球外面燃起的大火，因為北極區(qū)臨近地球的邊緣，所以能看到這種大火。另一種看法認(rèn)為，極光是紅日西沉以后，透射反照出來的輝光。還有一種看法認(rèn)為，極地冰雪豐富，它們在白天吸收陽光，貯存起來，到夜晚釋放出來，便成了極光。總之，眾說紛紜，無一定論。直到20世紀(jì)60年代，將地面觀測結(jié)果與衛(wèi)星和火箭探測到的資料結(jié)合起來研究，才逐步形成了極光的物理性描述。
人們認(rèn)識到，極光一方面與地球高空大氣和地磁場的大規(guī)模相互作用有關(guān)，另一方面又與太陽噴發(fā)出來的高速帶電粒子流有關(guān)，這種粒子流通常稱為太陽風(fēng)。由此可見，形成極光必不可少的條件是大氣、磁場和太陽風(fēng)，缺一不可。具備這三個條件的太陽系其他行星，如木星和水星，它們的周圍，也會產(chǎn)生極光，這已被實際觀察的事實所證明。
地磁場分布在地球周圍，被太陽風(fēng)包裹著，形成一個棒槌狀的膠體，它的科學(xué)名稱叫做磁層。為了更形象化，我們打這樣一個比方。可以把磁層看成一個巨大無比的電視機(jī)顯像管，它將進(jìn)入高空大氣的太陽風(fēng)粒子流匯聚成束，聚焦到地磁的極區(qū)，極區(qū)大氣就是顯像管的熒光屏，極光則是電視屏幕上移動的圖像。但是，這里的電視屏幕卻不是18英寸或24英寸，而是直徑為4000公里的極區(qū)高空大氣。通常，地面上的觀眾，在某個地方只能見到畫面的1/50。在電視顯像管中，電子束擊中電視屏幕，因為屏上涂有發(fā)光物質(zhì)，會發(fā)射出光，顯示成圖像。同樣，來自空間的電子束，打入極區(qū)高空大氣層時，會激發(fā)大氣中的分子和原子，導(dǎo)致發(fā)光，人們便見到了極光的圖像顯示。在電視顯像管中，是一對電極和一個電磁鐵作用于電子束，產(chǎn)生并形成一種活動的圖像。在極光發(fā)生時，極光的顯示和運動則是由于粒子束受到磁層中電場和磁場變化的調(diào)制造成的。
極光不僅是個光學(xué)現(xiàn)象，而且是個無線電現(xiàn)象，可以用雷達(dá)進(jìn)行探測研究，它還會輻射出某些無線電波。有人還說，極光能發(fā)出各種各樣的聲音。極光不僅是科學(xué)研究的重要課題，它還直接影響到無線電通信，長電纜通信，以及長的管道和電力傳送線等許多實用工程項目。極光還可以影響到氣候，影響生物學(xué)過程。當(dāng)然，極光也還有許許多多沒有解開的謎。
產(chǎn)生極光的原因是來自大氣外的高能粒子（電子和質(zhì)子）撞擊高層大氣中的原子的作用。這種相互作用常發(fā)生在地球磁極周圍區(qū)域。作為太陽風(fēng)的一部分荷電粒子在到達(dá)地球附近時，被地球磁場俘獲，并使其朝向磁極下落。它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩。在太陽活動盛期，極光有時會延伸到中緯度地帶，例如，在美國，南到北緯40度處還曾見過北極光。極光有發(fā)光的帷幕狀、弧狀、帶狀和射線狀等多種形狀。發(fā)光均勻的弧狀極光是最穩(wěn)定的外形，有時能存留幾個小時而看不出明顯變化。然而，大多數(shù)其他形狀的極光通常總是呈現(xiàn)出快速的變化。弧狀的和折疊狀的極光的下邊緣輪廓通常都比上端更明顯。極光最后都朝地極方向退去，輝光射線逐漸消失在彌漫的白光天區(qū)。造成極光動態(tài)變化的機(jī)制尚示完全明了。在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風(fēng)”。這是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏向地磁極，從而導(dǎo)致帶電顆粒與地球上層大氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)同樣可看到這一現(xiàn)象，一般稱之為北極光。
科學(xué)家已經(jīng)了解到，地球磁場并不是對稱的。在太陽風(fēng)的吹動下，它已經(jīng)變成某種“流線型”。就是說朝向太陽一面的磁力線被大大壓縮，相反方向卻拉出一條長長的，形似彗尾的地球磁尾。磁尾的長度至少有1000個地球半徑長。當(dāng)太陽活動發(fā)生劇烈變化時（如耀斑爆發(fā)），常引起地球磁層亞暴。
現(xiàn)年40歲的琳達(dá)-德雷克（Linda Drake）在過去的4年中拍攝了眾多美輪美奐的北極光圖片。每年她都會冒著零下20度的低溫來到加拿大馬尼托巴省，以期能捕捉到最精彩的極光圖片。如圖右
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
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