北極光:自然現象-中文百科頻道

現象簡介

極光（aurora）來源于拉丁文伊歐斯一詞。傳說伊歐斯是希臘神話中“黎明”的化身，是希臘神泰坦的女兒，是太陽神和月亮女神的妹妹。當人類第一次仰望天際驚見北極光的那一刻開始，北極光就一直是個“謎”。長久以來，人們都各自發展出自己的極光傳說，比如在芬蘭語中，北極光則被稱為“revontulet”，直譯過來就是狐狸之火。古時的芬蘭人相信，因為一隻狐狸在白雪覆蓋的山坡奔跑時，尾巴掃起晶瑩閃爍的雪花一路伸展到天空中，從而形成了北極光。

此外，部分薩米人和西伯利亞人相信北極光來自于逝者的創傷，不過這多彩的天空并不是痛苦的征兆，相反的，而是幽靈們在後世玩球類運動或騎馬奔跑時受傷所留下的血迹。而因紐特人認為“極光，是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬”。原住民則視“極光為神靈現身，深信快速移動的極光會發出神靈在空中踏步的聲音，将取走人的靈魂，留下厄運”。在北極地區高層大氣中出現的極光。

北極光，按原理在北極圈内全年晴朗的夜晚都可以觀賞到，而在冬天的夜空常出現。這一自然奇觀的成因雖然至今仍沒有定論，但千百年來卻吸引無數人仰望蒼穹。北極光浩瀚、神秘，令人望而生歎，頓感人生渺小，宇宙無限。要清楚觀賞北極光，選址應避開城市燈光騷擾。在拉普蘭野外紮營，可以圍着暖暖的篝火，一邊吃茶點一邊欣賞北極光。因為需要在野外長時間的守候等待，足夠的防寒衣物必不可少。拉普蘭北部見到北極光的幾率高，約為75%。

形成過程

長期以來，極光的成因一直衆說紛纭。有人認為：它是地球外緣燃燒的大火；有人則認為，它是夕陽西沉後，天際映射出來的光芒；還有人認為，它是極圈的冰雪在白天吸收儲存陽光之後，夜晚釋放出來的一種能量。這天象之謎，直到人類将衛星火箭送上太空之後，才有了物理性、合理的解釋。

本質上來說，極光是太陽風暴吹過來的帶電粒子與地球高空大氣中的原子與分子在地球大氣層最上層（距離地面100-200公裡處的高空）運作激發的光學現象。極光的形成有三大個重要過程：太陽風産生的帶電粒子、地球磁場把帶電粒子吸引到南北極、與大氣成分運作激發。所謂“太陽風”，是太陽對宇宙不斷放射的一種能量，它是由電子與質子所組成。由于太陽的激烈活動，放射出無數的帶電微粒，當帶電微粒流射向地球進入地球磁場的作用範圍時，受地球磁場的影響，便沿着地球磁力線高速進入到南北磁極附近的高層大氣中，與氧原子、氮分子等質點碰撞，因而産生了“電磁風暴”和“可見光”的現象，就成了衆所矚目的“極光”。

人類探索

長久以來極光的神秘一直是人們汲汲想要了解與探索的，在上世紀，人們利用照相機，攝影機及衛星，才能清楚的看到及了解到太陽能流與地球磁場碰撞産生的放電現象，它是一束束電子光河，在離地球60英裡的天空，釋放出一百萬兆瓦的光芒，但在無科學的時代，人們隻有發揮無窮的想象力，來叙述這奇妙的大自然景色，因而有了許多古老相傳的神秘傳說。北極光名稱的由來，是科學家卡森迪在反複考慮下，把這種現象稱為“歐若”（Aurora），她是古羅馬神話裡的織架女神，代表旭日東升前的黎明。

科學家柏克萊認為，太陽發出的電子在太空中自由飛揚，當它們闖進地球磁場，電子與氣體碰撞時會發出光芒，就是北極光，他的理論直到60年後才得到證實。美國采索14号火箭升空，科學家才首次證明地球有2個磁場，一年後港灣2号首次測量太陽的等離子（構成太陽氣流的帶電物質），太陽氣流可觸及地球。太陽氣流亦稱太陽風，這些放射物以300 萬km的速度沖向地球，幸而地球磁場改變太陽風的方向，使我們免受太陽風的襲擊，當太陽風與地磁場碰撞會産生100萬兆的能源，地球大氣層的小粒子會釋出能源，氧原子放出綠光或紅光，氧分子放出紅光或黃光，氮分子放出紫光或粉紅光。如極光出現是否有聲音？加拿大國内北極圈内的土著們說，北極光會發出口哨聲和腳步聲，那是靈魂在天堂踏雪散步的聲音，還有太陽風撞擊地球磁場釋出的能量究竟有多大？等等，這都是科學家所急于想解開之謎，極光就像它本身一樣，如煙如霧，讓我們不禁歎大自然造物主的神妙。

本質原理

本質上來說，極光是原子與分子在地球大氣層最上層（距離地面100-200公裡處的高空）運作激發的光學現象。它的形成有三大要素：太陽風、地球磁場、大氣。所謂“太陽風”，是太陽對宇宙不斷放射的一種能量，它是由電子與質子所組成。由于太陽的激烈活動，放射出無數的帶電微粒，當帶電微粒流射向地球進入地球磁場的作用範圍時，受地球磁場的影響，便沿着地球磁力線高速進入到南北磁極附近的高層大氣中，與氧原子、氮分子等質點碰撞，因而産生了“電磁風暴”和“可見光”的現象，就成了衆所矚目的“極光”。

形态特征

落基山脈上空絢爛北極光

極光是一種大自然天文奇觀，它沒有固定的型态、顔色也不盡相同，顔色以綠、白、黃、藍居多，偶爾也會呈現豔麗的紅紫色，曼妙多姿又神秘難測。極光的發生隻有在嚴寒的秋冬夜晚，高緯度的地區，才有機會目睹，因為漆黑寒冷的夜晚北極光最易出現，所以最佳時刻則是11月至次年2月晚上10點到淩晨2點，有些時候可持續1小時左右。

一般來說，極光的型态可分為弧狀極光、帶狀極光、幕狀極光、放射狀極光等四種。在北部出現的稱為北極光，在南部出現的則稱為南極光。

出現地點

極光最常出沒在南北磁緯度67°附近的兩個環狀帶區域内，分别稱作南極光區和北極光區。北半球以阿拉斯加、北加拿大、西伯利亞、格陵蘭冰島南端與挪威北海岸為主；而南半球則集中在南極洲附近。值得一提的是：北極附近的阿拉斯加、北加拿大是觀賞極光的最佳地點，阿拉斯加的費爾班（Fairbanks）更赢得“北極光首都”的美稱，以其寒冷的冬季與夏季的長時間光照而聞名，一年之中有超過200天的極光現象，人們去那裡是為欣賞它那壯觀景象并目睹每晚都會出現的極光奇觀。如果你有機會到阿拉斯加，一定要看看那迷人的北極光，捕捉那千變萬化的超級“電光秀”，您也将徹底地愛上北極光！中國最北的黑龍江省大興安嶺地區漠河縣，也可以觀測到北極光。

極光拍攝

拍攝北極光是一種獨特的挑戰。因為北極光盛行時是冬天，天氣非常寒冷，溫度會在零下40或50度。照相機放在外面的時間不能超過幾分鐘，因為它會被凍住。膠片不會像人眼那樣敏感，使用的是特殊的時間間隔技術。

聲音之謎

科學家發現了産生北極光神秘聲音的地點。這種聲音激發了許多民間故事，令荒野流浪者恐懼和敬畏但北極光奇怪的噼啪聲和低沉的轟鳴聲首次通過科學得到了解釋。

芬蘭阿爾托大學研究人員确定了發出這些聲音的地點，然後發現這些聲音來自地面以上約70米的高處。但受地球磁場幹擾所緻的北極光出現在地面以上約120公裡的高空。研究人員在一個記錄這些極光聲音的觀測地安裝3個獨立的擴音器，然後找到聲音來源。他們比較了由這些擴音器捕捉到的聲音，最後找出發出這些聲音的位置。芬蘭氣象研究所的科學家在這個觀測地看到北極光，同時測量了地磁幹擾。

阿爾托大學的尤尼托-K-萊恩教授表示：“我們的研究證實，北極光出現時，人能聽到自然的極光聲音，這些聲音和他們所見的景象有關。以前，研究人員認為北極光離我們太遠，所以聽不到它産生的聲音。這是真的。但我們的研究表明，這些和我們看到的北極光有關的聲音很可能是由來自太陽、相同的高能粒子産生的。這些粒子造成了出現在遙遠天空中的北極光。這些粒子或由它們産生的地磁幹擾好像制造了更接近地面的聲音。”

記錄在案的極光聲音類似于噼啪聲和低沉的轟鳴聲，持續時間很短。聽到極光聲音的其他人把它們描述為從遠方出來的聲音和爆裂聲。考慮到這些不同的描述，研究人員猜測有幾種機制導緻了這些極光聲音的形成。這些聲音非常柔和，所以你必須非常認真地傾聽才能聽到它們，才能将它們同環境噪音區分開。