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极光被视为自然界中最漂亮的奇观之一，因此极光一直是许多神话的主题。随着科技的进步，极光的奥秘也越来越为我们所知，原来，这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品——极光是发生在地球高磁纬地区高层大气中的一种绚丽多彩的大规模发光放电现象。
两千多年前，我国古人就开始观测极光，有着丰富的极光记录。极光多种多样，五彩缤纷，形状不一，绮丽无比，在自然界中还没有哪种现象能与之媲美。任何彩笔都很难绘出那在严寒的两极空气中嬉戏无常、变幻莫测的炫目之光。极光有时出现时间极短，犹如节日的焰火，在空中闪现一下就消失得无影无踪：有时却可以在苍穹之中辉映几个小时：有时像一条彩带，有时像一团火，有时像一幅五光十色的巨大银幕在上映电影，给人以美好的视觉享受。
极光的形成与分布
长期以来，极光的成因未能得到满意的解释。在相当长一段时间内，人们一直认为极光可能是由以下三种原因形成的。一种看法认为极光是地球外面燃起的大火，因为北极区临近地球的边缘，能看到这种大火。另一种看法认为，极光是红日西沉以后，透射反照出来的辉光。还有一种看法认为，极地冰雪丰富，它们在白天吸收阳光，贮存起来，到夜晚释放出来，便成了极光。总之，众说纷纭，无一定论。直到20世纪60年代，科学家将地面观测结果与卫星和火箭探测到的资料结合起来研究，才逐步形成了极光的物理性描述。
现在，人们认识到，极光一方面与地球高空大气和地磁场的大规模相互作用有关，另一方面又与太阳喷发出来的高速带电粒子流有关，这种粒子流通常称为太阳风。由此可见，形成极光必不可少的条件是大气、磁场和太阳风，缺一不可。
根据对于极光分布情况的研究，极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环状，而是卵形。如果我们乘着宇宙飞船，越过地球的南北极上空，从遥远的太空向地球望去，会见到围绕地球磁极存在一个闪闪发亮的光环，这个环就叫作极光卵。由于它们向着太阳的一边有点被压扁，而背太阳的一边却稍稍被拉伸，因而呈现出卵一样的形状。极光卵处在连续不断的变化之中，时明时暗，时而向赤道方向伸展，时而又向极点方向收缩。处在午夜时分的光环显得最宽最明亮。长期观测统计结果表明，极光最经常出现的地方是在南北磁纬度67度附近的两个环带状区域内，分别称作南极光区和北极光区。在极光区内，差不多每天都会发生极光活动。
极光卵所包围的内部区域，通常叫作极盖区，在该区域内，极光出现的机会反而要比纬度较低的极光区来得少。中低纬地区，尤其是近赤道区域，很少出现极光，但并不是说压根儿观测到极光。极光的光谱线范围约为3100～6700埃，其中最重要的谱线是5577埃的氧原子绿线，称为极光绿线。极光下边界的高度，离地面不到100千米，极大发光处的高度离地面约110千米左右，正常的最高边界为离地面300千米左右，在极端情况下可达1000千米以上。
地磁场分布在地球周围，被太阳风包裹着，形成一个棒槌状的胶体，它的科学名称叫作磁层。为了更形象化，我们打这样一个比方：可以把磁层看成一个巨大无比的电视机显像管，它将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束，聚焦到地磁的极区，极区大气就是显像管的荧光屏，极光则是电视屏幕上移动的图像。但是，这里的电视屏幕却不是18英寸或24英寸，而是直径为4000千米的极区高空大气。通常，地面上的观众，在某个地方只能见到画面的1/50。在电视显像管中，电子束击中电视屏幕，因为屏上涂有发光物质，会发射出光，显示成图像。同样，来自空间的电子束，打入极区高空大气层时，会激发大气中的分子和原子，导致发光，人们便见到了极光的图像显示。在电视显像管中，是一对电极和一个电磁铁作用于电子束，产生并形成一种活动的图像。在极光发生时，极光的显示和运动则是由于粒子束受到磁层中电场和磁场变化的调制造成的。
极光不只出现在地球，太阳系内其他具有磁场的行星上也有极光。木星、土星这两颗行星都有比地球更强的磁场（木星在赤道的磁场强度是4.3高斯，相比之下地球只有0.3高斯），而且两者也都有强大的辐射带。哈勃太空望远镜也很清楚地看见这两颗行星的极光，更有科学家称火星上也有极光！
极光的现象与分类
几百年以来，极光一直是人们猜测和探索的天象之谜。13世纪时，人们认为那是格陵兰冰原反射的光。到了17世纪，人们才称它为北极光——北极曙光（在南极所见到的同样的光称为南极光）。
寒冷的极区，举目瞭望夜空，常见到五光十色、千姿百态、形状各异的极光。毫不夸张地说，世界上简直找不出两个一模一样的极光形体来。
1890年，挪威物理学家柏克兰认为，离地球1.5亿千米的太阳几乎连续不断地向地球放射物质点。而离地球5万千米至6.5万千米以外有一层磁场将地球罩住。当太阳的质点直射这层磁场而被挡住时，它便向地球四周扩散，寻找钻入的空隙，结果约有1%的质点钻入北磁极附近的大气层。每颗太阳质点含有等于1000伏特的电力。它们在100千米外的高空大气层中与原子和多半由氧和氮构成的分子相遇，原子吸收了太阳质点所含的一部分能量时，立即又将这能量释放出来而产生极强的光，氧发出绿色和红色的光，氮则发出紫、蓝和一些深红色的光。这些缤纷的色彩组成了绮丽壮观的极光景象。
从科学研究的角度，人们将极光按其形态特征分成五种：一是底边整齐微微弯曲的圆弧状的极光弧：二是有弯扭褶皱的飘带状的极光带：三是如云朵一般的片朵状的极光片：四是如面纱一样均匀的帐幔状的极光幔；五是沿磁力线方向的射线状的极光芒。
按照极光观测的电磁波波段，可分为光学极光、无线电极光等。
按照极光激发粒子类型，可分为电子极光、质子极光等。
按照极光发生区域，可分为极盖极光、极光带极光、中纬极光红弧等。
极光的能量与威力
根据美国国家航空航天局“瑟宓斯卫星任务”传回的新数据，科学家发现太阳释放的带电粒子像一道气流飞向地球，碰到北极上空磁场时又形成若干扭曲的磁场，带电粒子的能量在瞬间释放，以灿烂炫目的北极光形式呈现，而地球的极光主要只有红、绿二色是因为在热成层的氮气和氧原子被电子碰撞，分别发出红色和绿色光。让人惊讶的是，带电粒子和磁场接触形成的地磁风暴以每分钟650千米的速度掠过空中，威力相当于芮氏规模5.5级地震。 极光在地球大气层中投下的能量，可与全世界各国发电厂所产生电容量的总和相比。这无比强大的能量常搅乱无线电和雷达信号。极光产生的强力电流，可影响微波传播，使电路中的电流局部或完全“损失”，甚至使电力传输线受到严重干扰，使某些地区暂时失去电力供应。怎样利用极光所产生的能量为人类造福，是当今科学界的一项重要使命哟！
极光的亮度与声音
极光形体的亮度变化也是很大的，从刚刚能看得见的银河星云般的亮度，一直亮到满月时的月亮亮度。强极光出现时，地上物体的轮廓都能被照见，甚至会照出物体的影子。最为动人的是极光运动所造成的瞬息万变的奇妙景象。我们形容事物变得快时常说，“眼睛一眨，老母鸡变鸭。”极光真是这样，翻手为云，覆手为雨，变化莫测，这一切往往发生在几秒钟或数分钟之内。极光的运动变化，是自然界这个魔术大师，以天空为舞台上演的一出光的话剧，上下纵横成百上千千米，甚至还存在近万千米长的极光带。这种宏伟壮观的自然景象，好像沾了一点仙气似的，颇具神秘色彩。令人叹为观止的则是极光的色彩，早已不能用五颜六色去描绘。说到底，其本色不外乎是红、绿、紫、蓝、白、黄，可是大自然这一超级画家用出神入化的手法，将深浅浓淡、隐显明暗一搭配、一组合，一下变成了万花筒。
据不完全统计，能分辨清楚的极光色调已达一百六十余种。极光这般多姿多彩，如此变化万千，又是在这样辽阔无垠的苍穹中、漆黑寂静的寒夜里和荒无人烟的极区，此情此景，此时此刻，面对五彩缤纷的极光图形，亲爱的同学们，你说能不令人心醉，不叫人神往吗？无怪乎在许许多多的极区探险者和旅行家的笔记中，描写极光时往往显得语竭词穷，只好说些“无法用言语形容”“再也找不出合适的词句加以描绘”之类的话作为遁词。是的，普通的美丽、壮观、奇妙等字眼在极光面前均显得异常的苍白无力，可以说，即使有生花妙笔也难述说极光的神采、气势、秉性脾气于万一。
伴随绚烂美丽的北极光发生的，还有神秘的声音。北极光发出的这种含混不清的爆裂声的来源，科学上有合理解释。芬兰阿尔托大学的科学家发现这种声音产生于距地面70米的空中。为找到声音来源，科学家利用了三个互相独立的麦克风，在观测点记录下了北极光的声音，从而最终确定了北极光声音的来源。研究发现：极光是由太阳产生的能量粒子干扰地球磁场而产生的，它们在很远的天边，伴随极光的声音也是由类似原因而产生，只不过产生这种声音的地方离地面更近。有关北极光神秘声音产生的具体原因仍然是一个谜，科学家们推测北极光声音产生的背后可能有着若干不同的原理。
极光不仅是个光学现象，而且是个无线电现象，可以用雷达进行探测研究，它还会辐射出某些无线电波。极光不仅是科学研究的重要课题，它还直接影响到无线电通信，长电缆通信，以及长的管道和电力传送线等许多实用工程项目。极光还可以影响到气候，影响生物学过程。当然，极光也还有许许多多没有解开的谜。
现代科学的发展，使人类能够用理性的眼光看待极光，对它做出更多更科学的解释。
知识链接
观赏极光的小常识
一、最佳观赏时间：每年2月、3月、10月的晚上6点至凌晨1点间。
二、最佳观赏地点：芬兰罗瓦涅米，瑞典基律纳、阿比斯库，挪威特罗姆瑟、纳尔维等位于北纬67度～69度的极光带地区。
三、观赏的必要条件：
1.室外温度-10℃～-15℃。
2.天空晴朗无云。
3.避开满月和有许多其他光源的地方。
四、注意事项：
1.出发前先上网查一下目的地这段时间极光是否强烈。
2.衣物必备：滑雪衫滑雪裤或者冲锋衣冲锋裤、抓绒帽或羽绒帽、防水抓绒厚手套、高筒或者中筒防水雪地靴、防风面罩或者口罩、抓绒围巾、滑雪镜、耳罩、暖水壶、暖宝宝、防潮垫等。
五、拍摄极光的必备工具：
单反相机、广角镜头、三脚架、快门线、头灯或者小手电、随身小相机等。
两千多年前，我国古人就开始观测极光，有着丰富的极光记录。极光多种多样，五彩缤纷，形状不一，绮丽无比，在自然界中还没有哪种现象能与之媲美。任何彩笔都很难绘出那在严寒的两极空气中嬉戏无常、变幻莫测的炫目之光。极光有时出现时间极短，犹如节日的焰火，在空中闪现一下就消失得无影无踪：有时却可以在苍穹之中辉映几个小时：有时像一条彩带，有时像一团火，有时像一幅五光十色的巨大银幕在上映电影，给人以美好的视觉享受。
极光的形成与分布
长期以来，极光的成因未能得到满意的解释。在相当长一段时间内，人们一直认为极光可能是由以下三种原因形成的。一种看法认为极光是地球外面燃起的大火，因为北极区临近地球的边缘，能看到这种大火。另一种看法认为，极光是红日西沉以后，透射反照出来的辉光。还有一种看法认为，极地冰雪丰富，它们在白天吸收阳光，贮存起来，到夜晚释放出来，便成了极光。总之，众说纷纭，无一定论。直到20世纪60年代，科学家将地面观测结果与卫星和火箭探测到的资料结合起来研究，才逐步形成了极光的物理性描述。
现在，人们认识到，极光一方面与地球高空大气和地磁场的大规模相互作用有关，另一方面又与太阳喷发出来的高速带电粒子流有关，这种粒子流通常称为太阳风。由此可见，形成极光必不可少的条件是大气、磁场和太阳风，缺一不可。
根据对于极光分布情况的研究，极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环状，而是卵形。如果我们乘着宇宙飞船，越过地球的南北极上空，从遥远的太空向地球望去，会见到围绕地球磁极存在一个闪闪发亮的光环，这个环就叫作极光卵。由于它们向着太阳的一边有点被压扁，而背太阳的一边却稍稍被拉伸，因而呈现出卵一样的形状。极光卵处在连续不断的变化之中，时明时暗，时而向赤道方向伸展，时而又向极点方向收缩。处在午夜时分的光环显得最宽最明亮。长期观测统计结果表明，极光最经常出现的地方是在南北磁纬度67度附近的两个环带状区域内，分别称作南极光区和北极光区。在极光区内，差不多每天都会发生极光活动。
极光卵所包围的内部区域，通常叫作极盖区，在该区域内，极光出现的机会反而要比纬度较低的极光区来得少。中低纬地区，尤其是近赤道区域，很少出现极光，但并不是说压根儿观测到极光。极光的光谱线范围约为3100～6700埃，其中最重要的谱线是5577埃的氧原子绿线，称为极光绿线。极光下边界的高度，离地面不到100千米，极大发光处的高度离地面约110千米左右，正常的最高边界为离地面300千米左右，在极端情况下可达1000千米以上。
地磁场分布在地球周围，被太阳风包裹着，形成一个棒槌状的胶体，它的科学名称叫作磁层。为了更形象化，我们打这样一个比方：可以把磁层看成一个巨大无比的电视机显像管，它将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束，聚焦到地磁的极区，极区大气就是显像管的荧光屏，极光则是电视屏幕上移动的图像。但是，这里的电视屏幕却不是18英寸或24英寸，而是直径为4000千米的极区高空大气。通常，地面上的观众，在某个地方只能见到画面的1/50。在电视显像管中，电子束击中电视屏幕，因为屏上涂有发光物质，会发射出光，显示成图像。同样，来自空间的电子束，打入极区高空大气层时，会激发大气中的分子和原子，导致发光，人们便见到了极光的图像显示。在电视显像管中，是一对电极和一个电磁铁作用于电子束，产生并形成一种活动的图像。在极光发生时，极光的显示和运动则是由于粒子束受到磁层中电场和磁场变化的调制造成的。
极光不只出现在地球，太阳系内其他具有磁场的行星上也有极光。木星、土星这两颗行星都有比地球更强的磁场（木星在赤道的磁场强度是4.3高斯，相比之下地球只有0.3高斯），而且两者也都有强大的辐射带。哈勃太空望远镜也很清楚地看见这两颗行星的极光，更有科学家称火星上也有极光！
极光的现象与分类
几百年以来，极光一直是人们猜测和探索的天象之谜。13世纪时，人们认为那是格陵兰冰原反射的光。到了17世纪，人们才称它为北极光——北极曙光（在南极所见到的同样的光称为南极光）。
寒冷的极区，举目瞭望夜空，常见到五光十色、千姿百态、形状各异的极光。毫不夸张地说，世界上简直找不出两个一模一样的极光形体来。
1890年，挪威物理学家柏克兰认为，离地球1.5亿千米的太阳几乎连续不断地向地球放射物质点。而离地球5万千米至6.5万千米以外有一层磁场将地球罩住。当太阳的质点直射这层磁场而被挡住时，它便向地球四周扩散，寻找钻入的空隙，结果约有1%的质点钻入北磁极附近的大气层。每颗太阳质点含有等于1000伏特的电力。它们在100千米外的高空大气层中与原子和多半由氧和氮构成的分子相遇，原子吸收了太阳质点所含的一部分能量时，立即又将这能量释放出来而产生极强的光，氧发出绿色和红色的光，氮则发出紫、蓝和一些深红色的光。这些缤纷的色彩组成了绮丽壮观的极光景象。
从科学研究的角度，人们将极光按其形态特征分成五种：一是底边整齐微微弯曲的圆弧状的极光弧：二是有弯扭褶皱的飘带状的极光带：三是如云朵一般的片朵状的极光片：四是如面纱一样均匀的帐幔状的极光幔；五是沿磁力线方向的射线状的极光芒。
按照极光观测的电磁波波段，可分为光学极光、无线电极光等。
按照极光激发粒子类型，可分为电子极光、质子极光等。
按照极光发生区域，可分为极盖极光、极光带极光、中纬极光红弧等。
极光的能量与威力
根据美国国家航空航天局“瑟宓斯卫星任务”传回的新数据，科学家发现太阳释放的带电粒子像一道气流飞向地球，碰到北极上空磁场时又形成若干扭曲的磁场，带电粒子的能量在瞬间释放，以灿烂炫目的北极光形式呈现，而地球的极光主要只有红、绿二色是因为在热成层的氮气和氧原子被电子碰撞，分别发出红色和绿色光。让人惊讶的是，带电粒子和磁场接触形成的地磁风暴以每分钟650千米的速度掠过空中，威力相当于芮氏规模5.5级地震。 极光在地球大气层中投下的能量，可与全世界各国发电厂所产生电容量的总和相比。这无比强大的能量常搅乱无线电和雷达信号。极光产生的强力电流，可影响微波传播，使电路中的电流局部或完全“损失”，甚至使电力传输线受到严重干扰，使某些地区暂时失去电力供应。怎样利用极光所产生的能量为人类造福，是当今科学界的一项重要使命哟！
极光的亮度与声音
极光形体的亮度变化也是很大的，从刚刚能看得见的银河星云般的亮度，一直亮到满月时的月亮亮度。强极光出现时，地上物体的轮廓都能被照见，甚至会照出物体的影子。最为动人的是极光运动所造成的瞬息万变的奇妙景象。我们形容事物变得快时常说，“眼睛一眨，老母鸡变鸭。”极光真是这样，翻手为云，覆手为雨，变化莫测，这一切往往发生在几秒钟或数分钟之内。极光的运动变化，是自然界这个魔术大师，以天空为舞台上演的一出光的话剧，上下纵横成百上千千米，甚至还存在近万千米长的极光带。这种宏伟壮观的自然景象，好像沾了一点仙气似的，颇具神秘色彩。令人叹为观止的则是极光的色彩，早已不能用五颜六色去描绘。说到底，其本色不外乎是红、绿、紫、蓝、白、黄，可是大自然这一超级画家用出神入化的手法，将深浅浓淡、隐显明暗一搭配、一组合，一下变成了万花筒。
据不完全统计，能分辨清楚的极光色调已达一百六十余种。极光这般多姿多彩，如此变化万千，又是在这样辽阔无垠的苍穹中、漆黑寂静的寒夜里和荒无人烟的极区，此情此景，此时此刻，面对五彩缤纷的极光图形，亲爱的同学们，你说能不令人心醉，不叫人神往吗？无怪乎在许许多多的极区探险者和旅行家的笔记中，描写极光时往往显得语竭词穷，只好说些“无法用言语形容”“再也找不出合适的词句加以描绘”之类的话作为遁词。是的，普通的美丽、壮观、奇妙等字眼在极光面前均显得异常的苍白无力，可以说，即使有生花妙笔也难述说极光的神采、气势、秉性脾气于万一。
伴随绚烂美丽的北极光发生的，还有神秘的声音。北极光发出的这种含混不清的爆裂声的来源，科学上有合理解释。芬兰阿尔托大学的科学家发现这种声音产生于距地面70米的空中。为找到声音来源，科学家利用了三个互相独立的麦克风，在观测点记录下了北极光的声音，从而最终确定了北极光声音的来源。研究发现：极光是由太阳产生的能量粒子干扰地球磁场而产生的，它们在很远的天边，伴随极光的声音也是由类似原因而产生，只不过产生这种声音的地方离地面更近。有关北极光神秘声音产生的具体原因仍然是一个谜，科学家们推测北极光声音产生的背后可能有着若干不同的原理。
极光不仅是个光学现象，而且是个无线电现象，可以用雷达进行探测研究，它还会辐射出某些无线电波。极光不仅是科学研究的重要课题，它还直接影响到无线电通信，长电缆通信，以及长的管道和电力传送线等许多实用工程项目。极光还可以影响到气候，影响生物学过程。当然，极光也还有许许多多没有解开的谜。
现代科学的发展，使人类能够用理性的眼光看待极光，对它做出更多更科学的解释。
知识链接
观赏极光的小常识
一、最佳观赏时间：每年2月、3月、10月的晚上6点至凌晨1点间。
二、最佳观赏地点：芬兰罗瓦涅米，瑞典基律纳、阿比斯库，挪威特罗姆瑟、纳尔维等位于北纬67度～69度的极光带地区。
三、观赏的必要条件：
1.室外温度-10℃～-15℃。
2.天空晴朗无云。
3.避开满月和有许多其他光源的地方。
四、注意事项：
1.出发前先上网查一下目的地这段时间极光是否强烈。
2.衣物必备：滑雪衫滑雪裤或者冲锋衣冲锋裤、抓绒帽或羽绒帽、防水抓绒厚手套、高筒或者中筒防水雪地靴、防风面罩或者口罩、抓绒围巾、滑雪镜、耳罩、暖水壶、暖宝宝、防潮垫等。
五、拍摄极光的必备工具：
单反相机、广角镜头、三脚架、快门线、头灯或者小手电、随身小相机等。