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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(duì)它作出科學(xué)的解釋。
長(zhǎng)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(zhǎng)一段時(shí)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?yàn)楸睒O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?cè)诎滋煳贞柟猓A存起來，到夜晚釋放出來，便成了極光?？傊?，眾說紛紜，無一定論。直到20世紀(jì)60年代，將地面觀測(cè)結(jié)果與衛(wèi)星和火箭探測(cè)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。

現(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到，極光一方面與地球高空大氣和地磁場(chǎng)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(chǎng)和太陽風(fēng)，缺一不可。具備這三個(gè)條件的太陽系其他行星，如木星和水星，它們的周圍，也會(huì)產(chǎn)生極光，這已被實(shí)際觀察的事實(shí)所證明。

地磁場(chǎng)分布在地球周圍，被太陽風(fēng)包裹著，形成一個(gè)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(gè)比方?？梢园汛艑涌闯梢粋€(gè)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(dòng)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(gè)地方只能見到畫面的l／50。在電視顯像管中，電子束擊中電視屏幕，因?yàn)槠辽贤坑邪l(fā)光物質(zhì)，會(huì)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(shí)，會(huì)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(duì)電極和一個(gè)電磁鐵作用于電子束，產(chǎn)生并形成一種活動(dòng)的圖像。在極光發(fā)生時(shí)，極光的顯示和運(yùn)動(dòng)則是由于粒子束受到磁層中電場(chǎng)和磁場(chǎng)變化的調(diào)制造成的。

極光不僅是個(gè)光學(xué)現(xiàn)象，而且是個(gè)無線電現(xiàn)象，可以用雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)研究，它還會(huì)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(zhǎng)電纜通信，以及長(zhǎng)的管道和電力傳送線等許多實(shí)用工程項(xiàng)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。
極光被視為自然界中最漂亮的奇觀之一。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(huì)見到圍繞地球磁極存在一個(gè)閃閃發(fā)亮的光環(huán)，這個(gè)環(huán)就叫做極光卵。由于它們向太陽的一邊有點(diǎn)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(shí)明時(shí)暗，時(shí)而向赤道方向伸展，時(shí)而又向極點(diǎn)方向收縮。處在午夜部分的光環(huán)顯得最寬最明亮。長(zhǎng)期觀測(cè)統(tǒng)計(jì)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(gè)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(huì)發(fā)生極光活動(dòng)。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(huì)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(cè)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(jiǎn)直找不出兩個(gè)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孤；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(shí)的月亮亮度。在強(qiáng)極光出現(xiàn)時(shí)，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(dòng)人的當(dāng)然是極光運(yùn)動(dòng)所造成的瞬息萬變的奇妙景象。我們形容事物變得快時(shí)常說：“眼睛一眨，老母雞變鴨?！睒O光可真是這樣，翻手為云，覆手為雨，變化莫測(cè)，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(yùn)動(dòng)變化，是自然界這個(gè)魔術(shù)大師，以天空為舞臺(tái)上演的一出光的活劇，上下縱橫成百上千公里，甚至還存在近萬公里長(zhǎng)的極光帶。這種宏偉壯觀的自然景象，好像沾了一點(diǎn)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(jí)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。