极光形成之谜
在我国东北的黑龙江北部,有时在漆黑宁静的晚上,茫茫夜空中,突然间出现一片红色绒幕。正当人们还没来得及仔细思索时,它又突然变成一片蓝色草地。时而似蟒蛇游动,时而又似骏马驰骋;或者像山间熊熊大火闪烁离合;或者像天神睁天了慧眼,光焰喷射,窥视人间……人们把这种在夜晚天空中出现的扑朔迷离的奇景,称为极光。
冰岛赫克拉火山上空的粒柱极光。
1982年6月18日晚10时左右,在我国黑龙江和吉林西部以及内蒙古和河北北部地区,有人目睹了这样一种极光。在北面天空高地平线附近,先出现了一个月亮大小的半圆形乳白色光片,紧接着,光片呈扇形向东北方向逐渐扩大。约10时15分时,形成弧形光幕,边缘较亮,中部较暗,光幕内看不见星星。然后,弧形光幕继续扩大,亮度锐减,10时30分时,光幕最大,约占天空1/5,而光幕内星星又再现。大约10时50分,光幕大部分消失。大约10时58分,光幕全部消失。
世界各地都出现过极光现象。在北半球看见极光机会最多的区域是美国阿拉斯加北部、加拿大北部、冰岛北部、挪威北部、新西伯利亚群岛南部。相比之下,我国黑龙江北部看见到极光的机会实在很少,并且主要集中在3月、9月份左右,也即在春分和秋分左右。
极光这种壮观的自然现象却有着不容忽视的破坏性。极光爆发期间,严重干扰电离层,从而破坏短频无线电信号的传播,这对通讯、交通都有不利的影响。例如在美国,一个远在阿拉斯加的出租车司机,在极光强烈活动之际,竟收到来自本土东部的新泽西州调度员的命令;同时,监视横跨极地飞行器的预警雷达屏幕上,会突然出现虚假的图像,因而报警。另外,极光不断变化就会在输电线、电话线和输油管道等细长的导体中感生出强大的电流。受感生电流冲击,输油管道可能会发生很大程度的腐蚀。1972年,一次极光使哥伦比亚的一台23万伏变压器炸毁,还导致美国缅因州至德克萨斯州的一条高压输电线跳闸。
这种既绚丽又极具破坏力的极光到底是怎么形成的呢?以往,科学家们普通认为:来自太阳的高能带电粒子,到达地球附近空间,一旦被地球捕捉,就受到地球磁场的控制,沿磁力线朝地磁极作螺旋下降,再与那里低密度的高层大气相遇而放电发光。或者太阳出现黑子、耀斑、日珥等,组成太阳的物质还不断产生大量带电粒子,如质子、电子等,这些带电粒子像来自太阳的一股旋风(又称“太阳风”),冲入地球范围后,受地球磁场的影响,它们便集中降落到南北地磁极附近的高空,高空大气中的各种气体原子、分子受到这些带电粒子的激发,便造成极光现象。那么依据这种解释,极光就应该在磁极上空以某种“辉点”那样的形式出现。但是,事实并非如此。极光并没有呈“辉点”的表现形式,而是在极区上空呈不规则的椭圆形幻像。这种情况推翻了先前的设想。究竟是怎么回事,还有待人们进一步研究。