极光是如何形成的？

    在

    地球南、北两极附近即高纬度地区，常常会在夜间的天空中看到绚丽多彩，梦幻般的光芒。有时呈条带状，有时又呈弧状、帘幕状、放射状、羽状等；这些光芒时而稳悬天空辉煌耀眼，时而变幻莫测如同踏着音乐节奏的曼舞。许多年以来，人们一直在猜测和探索这种奇妙的天象究竟是如何形成的？生活在北极地区的爱斯基摩人曾经认为那是鬼神引导亡者的灵魂去向天堂的火炬。13世纪格陵兰岛的居民们则认为那是冰雪大地反射太阳的余晖。到了17世纪，人们才开始称它为极光（Aurora）。那么，这种极光到底是

    怎么形成的呢？

    卫星上所看到的地球北极地区的极光

    随着探测技术的进步和科学家们的研究的逐步深入，极光的奥秘也越来越为我们所知--原来，这绚丽多姿的光芒是太阳风、地球磁场、地球大气共同作用的结果。

    在前面的章节里我们已经介绍过了，太阳大气每时每刻都在向外发射出快速粒子流，这就是太阳风。太阳风是由大量带电粒子构成的等离子体，其主要成分是电子、质子和少量重离子，运动速度高达每秒数百千米，是地球上最剧烈的台风速度的上万倍。当它们经过行星际空间的长途跋涉到达地球上空时，由于

    带电粒子受地球磁场的作用，主要沿磁力线方向螺旋状注入地球大气，与大气分子碰撞而发出辉光，这就是极光。我们知道，地球磁场近似于一个偶极场，其南北两极也都分别位于南极圈和北极圈以内靠近两极的地方。这里是地球磁场最强的地方，磁场位型就像一个大漏斗，来自太阳风中的快速带电粒子最容易沿着地磁场的这个漏斗沉降注入地球大气，轰击大气分子或原子，产生电离并发出辉光。在南极地区形成的极光称为南极光，在北极地区形成的极光通常称为北极光。从卫星上从上而下俯瞰地球的极光，犹如罩在地球极区

    的一圈蓝色光冕。

    科学家们有时也用电子管电视机来形象地描述极光的物理过程：将太阳风在地球上空的沉降粒子比喻为电视机的电子束；地球磁场比喻为电子束导向磁场；将地球大气比喻为电视屏幕。通过观看这个天然大电视，就能得到有关地球磁层、日地空间电磁活动，甚至太阳活动的大量信息。例如，通过极光谱分析可以了解沉降粒子束的来源、粒子种类、能量大小、地球磁尾的结构，地球磁场与行星际磁场的相互作用，以及太阳活动对地球空间环境的扰动强度和影响方式等信息。

    近年来，通过对太阳系其他行星的

    探测，人们发现，在其他行星，如木星、土星等的两极地区同样也存在极光现象，显示了在太阳系极光具有一定的普遍性。

    在地球极光形成的同时，太阳风在地球大气层中注入了巨大的能量，几乎可以与全世界所有发电厂所生产的总电量相比。这种能量通过扰动地球电离层和磁层，从而搅乱人们的无线电通信和雷达信号，干扰大地导航。极光所产生的强大电流，可以使地面大电网中产生局部电流高峰或完全消失，从而使电网运行失稳甚至中断。如何充分利用极光所产生的能量为人类造福，是当今科学界所面临的一项重要使命。