论文部分内容阅读
在我们生活的这颗蓝色星球上，真正称得上壮丽的自然天象其实并不多见。在我看来：日全食是首当其冲的一个，另一个便是极光。前者既罕见，持续的时间也太短;对于大多数人来说，更神秘浪漫的后者，便成为了相对更具吸引力的追寻目标。
当古罗马神话中的曙光女神欧若拉点燃天际中绚丽的烟火，当那一缕缕荧光丝带漫天飘舞，凡是亲眼目睹过这一奇景的人们无不感到惊艳，甚至被震撼得热泪盈眶。
如今，越来越多的人们开始选择自驾前往极圈，他们成双成对追寻着自然盛景，在那炫彩的天际烟火下依偎着，感受那份震撼、感动和浪漫。而你可曾细细追究过，极光究竟是怎么产生的，都有哪些类型，又该如何观看和拍摄呢？
天际烟火来自何方？
要探究这一户外自然奇观的成因，一切还要从太阳系的中心天体太阳说起。首先，从太阳“吹拂”出来的带电粒子流被称为太阳风，它以每秒400公里的速度向外喷射;而地球上保护我们的除了大气层，再就是地球的磁场，地球磁场发射出的磁力线包裹着我们，如同一个巨大的“气泡”将我们和包括太阳风在内的各种致命宇宙射线隔开。于是沿着地球磁场这个“防护罩”，太阳风的带电粒子（包括电子和质子）只能在地球两个磁极附近接近地球上层大气，进而与大气层中的高能带电粒子（磁层等离子体）碰撞发出彩色的极光。这一发光过程就如同老式的CRT电子管显示器，电子枪就相当于太阳风带来的电子，在磁场作用下射到荧光屏上发出了光亮。
极光经常以漫射光或窗帘式的外观出现，大致以东西走向延展，我们将这两种极光分别称为弥漫式极光和分立式极光。有时，极光呈静弧状，有时它们则持续飘动，这些都是有源极光，其中最独特最明亮的就是分立式极光的极光弧。极光弧可以分散成不同的部分，有时快速变化，经常照亮整个夜空。这些不连续的极光，有时亮到可以在夜里照亮报纸。而弥漫式极光是一类相对没有特点的漫射光，有时用肉眼几乎都看不清。
值得一提的是，呈现窗帘式外观的分立式极光弧的每个“帘子”都包含很多平行的光线，每一束都和当地的磁场方向平行，这正符合极光的形状是由地球磁场决定的推论。
那么，我们又该如何辨别哪些是真正的极光，哪些又是被天光照亮的云雾呢？其实有个很简单的判断依据就是：我们可以透过真正的极光看见星星，而被月光照亮的云雾则会遮挡星光。之所以容易混淆，也是因为存在上述所说的肉眼难辨的弥漫式极光。具体来说，弥漫式极光会包含很多亮度脉动比较规律的区块。而其脉动周期典型的往往仅为数十秒，所以不是很明显。我们经常听说的“黑色极光”指的就是弥漫式极光内亮度较低的狭长区域。
声色俱全的光影盛宴
我们在户外实地观测的时候，常常被极光炫丽的色彩震撼，而其中绿色与红色的极光又最为常见，这其中的奥妙也值得我们一探究竟。
简而言之，我们看到的极光色彩的来源正是地球大气的主要构成成分：氮气和氧气，而极光照片中多见的顶部呈红色、底部呈蓝绿色的颜色构成，也是因不同高度大气的气体组成成分不尽相同所致。
在距离地面200公里以上的高层大气中，数量占比相对更多的氧原子受到带电粒子的碰撞激发，会发射出630纳米的红光;但因肉眼对于这一波长的视觉敏感度较低，人们往往只有在太阳活动强烈时才能看到这些红色的光。
而在距离地面100～200公里的高度上，被激发的分子氮和氧原子碰撞后，能量转化成为绿色波长的辐射发射了出去，加上数量占优的氮受撞击后可发出的蓝紫色光并不易为人眼识别，从而让人眼最为敏感的绿光（557.7纳米）占了上风，这也使得绿色成为了最为常见的极光颜色。
在距离地面100公里左右的更低高度上，氧原子浓度降低至很少，分子氮和离子化的分子氮成为了发光的主角。发出大量红色和蓝色的光，其中428纳米的蓝光占了主导地位，使蓝色和紫色光成为了窗帘下端部分的颜色，并在太阳活动异常活跃时显现出来。此外，极光还可以发出人眼不可见的紫外光，火星、木星和土星上也有紫外极光。
有趣的是，极光作为一场视觉盛宴的同时，其还可以发射频率为150 千赫的无线电波，如果你在极光下静心倾听，你将有机会听到类似放电的嘶嘶声，而这就是极光的噪声。这是大气逆温层中的带电粒子在遭遇太阳风带电粒子撞击后放电的声音。我们现在了解了这些炫彩极光的科学原理，可以更尽情投入地去赏析这一自然美景，但对此并不知情的古人在面对极光时感到的却往往并不是浪漫，更多的是惊异甚至恐惧。
曙光女神的前世今生
和如今人们对于极光浓厚的兴趣与热烈的追逐不同，在极光成因尚未获得科学解释的时代，人们对于极光的看法与态度与今天可谓大相径庭。生活在极地的爱斯基摩人认为极光是亡灵为引导死者灵魂而用火炬点亮的天国通道;生活在拉普兰地区的萨米人认为极光背后蕴藏着灾祸和凶气;北美印第安人则认为极光来自北极光国，因此他们对北极光都很敬畏甚至充满恐惧。而在北欧的许多国家，人们还曾把北极光视为是北极地区的火山爆发，且这种火是由非凡的上帝亲自点燃的，以此来温暖并照亮这个又冷又黑的地方。甚至某些古代的著名学者都认为，北极光正是由北极附近的火山活动而引发的。
在古罗马神话中，极光欧若拉是曙光女神，负责每天东方鱼肚白时飞到天上宣告太阳神即将驾到，而它在希腊神话中又化身成了黎明女神厄俄斯。
我国古人则把舞动的极光视为一种人面蛇身的神仙，并称其为“烛龙”，如今大多数年轻人更多是通过网络游戏才知道它的存在。不过既然时下的年轻人开始热衷于在“烛龙”的照耀下来张自拍，那么何时、何地可以看到极光就成为了一个值得研究讨论的话题。 赴一场靠谱的极光之约
你是否知道，飘忽不定的神秘极光也是可以预测的？极光一般分布在磁极点沿着经线向外10～20度的范围内，宽度在3～6度左右，这一区域我们称为极光区，真实出现极光的区域我们称之为极光卵。而通常情况下，只有来到极光区附近，看到极光的几率才最大。那么何时去哪里观测极光比较合适呢？
北极光一般出现在每年的9月到次年的4月，此时正值北极圈的极夜季节。观看北极光的地点一般都在北极圈附近的国家，比如北欧的挪威、芬兰、瑞典、冰岛以及斯瓦尔巴群岛，俄罗斯在北极圈内的部分、美国阿拉斯加地区和加拿大育空地区等。南极光虽可以常年看到，不过还是要在南极地区极夜期间即每年3月到次年9月期间观看更加适合，观看地点主要是澳大利亚的塔斯马尼亚岛、新西兰南岛、阿根廷和智利的南部地区，以及南极洲大陆。值得一提的是，在我国所谓的北极村黑龙江漠河基本看不到北极光，其原因主要在于决定极光分布的不是地理极点，而是磁极点，而现在的磁极点偏向西半球，这就使得整个极光区远离中国北部，而同纬度的加拿大和美国看到极光的几率则要大得多。这也是为何我们国人需要不远万里去到海外观测地苦苦追寻极光脚步的原因。
对于我们这些生活于北半球的人来说，去往北极探寻极光踪迹相对更加容易，下面就为如今的户外追光者着重推荐几处不错的北极光观赏地。一提到极光大家都会想到北欧、加拿大。的确，首先不得不提的、有“挪威极光之都”之称的北部城市特罗姆瑟就是一个很好的去处。特罗姆瑟还是整个北极圈里最大的城市，人口达到了6万，那里还是一座大学城，拥有著名的极光观测站。整个城市依山傍海，极光下在各式教堂建筑的衬托下，那种北欧特有的美感油然而生。要知道拍摄极光照片类似星野摄影，对地景的选择尤其重要，山海和标志性的建筑都是好的选择。
加拿大的黄刀镇有“世界极光之都”的美誉，人口仅2万多人， 距离北极圈仅有200多公里，据说一年有240天可以见到极光，在此连续住3天看到极光的几率高达95%！
此外，美国阿拉斯加州的第二大城市费尔班克斯被称为“阿拉斯加的极光之都”，那里这些年来迎接了许多专程前去观看拍摄极光的游客。这是一座因为淘金而兴起的城市，这里是北美洲最接近北极圈的城市，城市规模仅次于安克雷奇。这里居民主要是因纽特人和印第安人，冬季则有22个小时都是黑夜，特别适合观看极光。
除了以上较为知名的传统观测目的地，对于想体验一种不同风情的观测者，我还有以下推荐。
俄罗斯的摩尔曼斯克，这一位于俄境内、北冰洋沿岸的最大的港口城市可是地地道道的北极圈城市，其位于北极圈以北300多公里处，达到了北纬68?58’。这里每年都有一个半月的极夜，那时一天24小时都是黑夜，保证你看极光的时间足够长！
还有最后一个推荐的城市是我去年曾到访过的号称世界最北的城镇—— 斯瓦尔巴群岛的朗伊尔宾，那里位于北纬78?13′，截至2015年底的统计数据，整个城市人口不过2144人，其中华人就有几百人。斯瓦尔巴群岛作为挪威的属地，其北部建有我国的北极科考站—— 黄河站。值得一提的是，就在朗伊尔宾城外东南方向的山上就有用于研究极光的射电天文台，而就在2015年3月20日晚，我和同行伙伴们在白天成功拍摄了北极圈日全食后，又在那座天文台附近成功拍摄到了极光，并拍摄了延时摄影片。那次因为赶上地磁暴，极光卵剧烈扩张，原本就在我们头顶的极光一路扩散跑到了北欧腹地，使得我们获得了一次由北向南一路观看极光的机会，真是一次难忘的经历！
其次值得一提的是，对于极光何时可能出现，也有着如同天气预报一样的预测，其中最权威的有美国海洋和大气管理局太空天气预测中心的30分钟极光预测图和美国阿拉斯加费尔班克斯大学地球物理学院的极光预报网站。另外，一名叫托尼的计算机程序员还制作了一个罗列了各种有关太阳活动和极光预测数据的网站，对于观测也可提供帮助。该网站的预测图下方都有个数据叫KP值，作为地磁扰动量的平均值，其数值越大，说明地磁受到来自太阳大气日冕喷射的高能带电粒子（日冕物质抛射物）的冲击就越剧烈。当KP值到达9级时，连地球的低纬度区域都有机会看到极光。而当太阳上出现了巨大的黑子和耀斑时，你就要注意了，这就是太阳剧烈活动的信号，很快一个新的地磁暴就要到来，赶紧收拾行囊奔着极光区去吧！2015年3月，我就亲身经历了当年震撼了全球的极光大爆发，彼时连很多欧洲的低纬度城市如法国都看到了绚丽的极光，那真是太奇妙了！
总之，通过以上这些信息来源，我们就同时拥有了实时更新的数据和预测图，基本上就可以获知在何时何地出现极光的几率会比较大，从而助力你的户外极光观测之行更加顺遂圆满。最后祝愿大家有一天都能用自己的眼睛和心去体验感受这天下最美的光影！
当古罗马神话中的曙光女神欧若拉点燃天际中绚丽的烟火，当那一缕缕荧光丝带漫天飘舞，凡是亲眼目睹过这一奇景的人们无不感到惊艳，甚至被震撼得热泪盈眶。
如今，越来越多的人们开始选择自驾前往极圈，他们成双成对追寻着自然盛景，在那炫彩的天际烟火下依偎着，感受那份震撼、感动和浪漫。而你可曾细细追究过，极光究竟是怎么产生的，都有哪些类型，又该如何观看和拍摄呢？
天际烟火来自何方？
要探究这一户外自然奇观的成因，一切还要从太阳系的中心天体太阳说起。首先，从太阳“吹拂”出来的带电粒子流被称为太阳风，它以每秒400公里的速度向外喷射;而地球上保护我们的除了大气层，再就是地球的磁场，地球磁场发射出的磁力线包裹着我们，如同一个巨大的“气泡”将我们和包括太阳风在内的各种致命宇宙射线隔开。于是沿着地球磁场这个“防护罩”，太阳风的带电粒子（包括电子和质子）只能在地球两个磁极附近接近地球上层大气，进而与大气层中的高能带电粒子（磁层等离子体）碰撞发出彩色的极光。这一发光过程就如同老式的CRT电子管显示器，电子枪就相当于太阳风带来的电子，在磁场作用下射到荧光屏上发出了光亮。
极光经常以漫射光或窗帘式的外观出现，大致以东西走向延展，我们将这两种极光分别称为弥漫式极光和分立式极光。有时，极光呈静弧状，有时它们则持续飘动，这些都是有源极光，其中最独特最明亮的就是分立式极光的极光弧。极光弧可以分散成不同的部分，有时快速变化，经常照亮整个夜空。这些不连续的极光，有时亮到可以在夜里照亮报纸。而弥漫式极光是一类相对没有特点的漫射光，有时用肉眼几乎都看不清。
值得一提的是，呈现窗帘式外观的分立式极光弧的每个“帘子”都包含很多平行的光线，每一束都和当地的磁场方向平行，这正符合极光的形状是由地球磁场决定的推论。
那么，我们又该如何辨别哪些是真正的极光，哪些又是被天光照亮的云雾呢？其实有个很简单的判断依据就是：我们可以透过真正的极光看见星星，而被月光照亮的云雾则会遮挡星光。之所以容易混淆，也是因为存在上述所说的肉眼难辨的弥漫式极光。具体来说，弥漫式极光会包含很多亮度脉动比较规律的区块。而其脉动周期典型的往往仅为数十秒，所以不是很明显。我们经常听说的“黑色极光”指的就是弥漫式极光内亮度较低的狭长区域。
声色俱全的光影盛宴
我们在户外实地观测的时候，常常被极光炫丽的色彩震撼，而其中绿色与红色的极光又最为常见，这其中的奥妙也值得我们一探究竟。
简而言之，我们看到的极光色彩的来源正是地球大气的主要构成成分：氮气和氧气，而极光照片中多见的顶部呈红色、底部呈蓝绿色的颜色构成，也是因不同高度大气的气体组成成分不尽相同所致。
在距离地面200公里以上的高层大气中，数量占比相对更多的氧原子受到带电粒子的碰撞激发，会发射出630纳米的红光;但因肉眼对于这一波长的视觉敏感度较低，人们往往只有在太阳活动强烈时才能看到这些红色的光。
而在距离地面100～200公里的高度上，被激发的分子氮和氧原子碰撞后，能量转化成为绿色波长的辐射发射了出去，加上数量占优的氮受撞击后可发出的蓝紫色光并不易为人眼识别，从而让人眼最为敏感的绿光（557.7纳米）占了上风，这也使得绿色成为了最为常见的极光颜色。
在距离地面100公里左右的更低高度上，氧原子浓度降低至很少，分子氮和离子化的分子氮成为了发光的主角。发出大量红色和蓝色的光，其中428纳米的蓝光占了主导地位，使蓝色和紫色光成为了窗帘下端部分的颜色，并在太阳活动异常活跃时显现出来。此外，极光还可以发出人眼不可见的紫外光，火星、木星和土星上也有紫外极光。
有趣的是，极光作为一场视觉盛宴的同时，其还可以发射频率为150 千赫的无线电波，如果你在极光下静心倾听，你将有机会听到类似放电的嘶嘶声，而这就是极光的噪声。这是大气逆温层中的带电粒子在遭遇太阳风带电粒子撞击后放电的声音。我们现在了解了这些炫彩极光的科学原理，可以更尽情投入地去赏析这一自然美景，但对此并不知情的古人在面对极光时感到的却往往并不是浪漫，更多的是惊异甚至恐惧。
曙光女神的前世今生
和如今人们对于极光浓厚的兴趣与热烈的追逐不同，在极光成因尚未获得科学解释的时代，人们对于极光的看法与态度与今天可谓大相径庭。生活在极地的爱斯基摩人认为极光是亡灵为引导死者灵魂而用火炬点亮的天国通道;生活在拉普兰地区的萨米人认为极光背后蕴藏着灾祸和凶气;北美印第安人则认为极光来自北极光国，因此他们对北极光都很敬畏甚至充满恐惧。而在北欧的许多国家，人们还曾把北极光视为是北极地区的火山爆发，且这种火是由非凡的上帝亲自点燃的，以此来温暖并照亮这个又冷又黑的地方。甚至某些古代的著名学者都认为，北极光正是由北极附近的火山活动而引发的。
在古罗马神话中，极光欧若拉是曙光女神，负责每天东方鱼肚白时飞到天上宣告太阳神即将驾到，而它在希腊神话中又化身成了黎明女神厄俄斯。
我国古人则把舞动的极光视为一种人面蛇身的神仙，并称其为“烛龙”，如今大多数年轻人更多是通过网络游戏才知道它的存在。不过既然时下的年轻人开始热衷于在“烛龙”的照耀下来张自拍，那么何时、何地可以看到极光就成为了一个值得研究讨论的话题。 赴一场靠谱的极光之约
你是否知道，飘忽不定的神秘极光也是可以预测的？极光一般分布在磁极点沿着经线向外10～20度的范围内，宽度在3～6度左右，这一区域我们称为极光区，真实出现极光的区域我们称之为极光卵。而通常情况下，只有来到极光区附近，看到极光的几率才最大。那么何时去哪里观测极光比较合适呢？
北极光一般出现在每年的9月到次年的4月，此时正值北极圈的极夜季节。观看北极光的地点一般都在北极圈附近的国家，比如北欧的挪威、芬兰、瑞典、冰岛以及斯瓦尔巴群岛，俄罗斯在北极圈内的部分、美国阿拉斯加地区和加拿大育空地区等。南极光虽可以常年看到，不过还是要在南极地区极夜期间即每年3月到次年9月期间观看更加适合，观看地点主要是澳大利亚的塔斯马尼亚岛、新西兰南岛、阿根廷和智利的南部地区，以及南极洲大陆。值得一提的是，在我国所谓的北极村黑龙江漠河基本看不到北极光，其原因主要在于决定极光分布的不是地理极点，而是磁极点，而现在的磁极点偏向西半球，这就使得整个极光区远离中国北部，而同纬度的加拿大和美国看到极光的几率则要大得多。这也是为何我们国人需要不远万里去到海外观测地苦苦追寻极光脚步的原因。
对于我们这些生活于北半球的人来说，去往北极探寻极光踪迹相对更加容易，下面就为如今的户外追光者着重推荐几处不错的北极光观赏地。一提到极光大家都会想到北欧、加拿大。的确，首先不得不提的、有“挪威极光之都”之称的北部城市特罗姆瑟就是一个很好的去处。特罗姆瑟还是整个北极圈里最大的城市，人口达到了6万，那里还是一座大学城，拥有著名的极光观测站。整个城市依山傍海，极光下在各式教堂建筑的衬托下，那种北欧特有的美感油然而生。要知道拍摄极光照片类似星野摄影，对地景的选择尤其重要，山海和标志性的建筑都是好的选择。
加拿大的黄刀镇有“世界极光之都”的美誉，人口仅2万多人， 距离北极圈仅有200多公里，据说一年有240天可以见到极光，在此连续住3天看到极光的几率高达95%！
此外，美国阿拉斯加州的第二大城市费尔班克斯被称为“阿拉斯加的极光之都”，那里这些年来迎接了许多专程前去观看拍摄极光的游客。这是一座因为淘金而兴起的城市，这里是北美洲最接近北极圈的城市，城市规模仅次于安克雷奇。这里居民主要是因纽特人和印第安人，冬季则有22个小时都是黑夜，特别适合观看极光。
除了以上较为知名的传统观测目的地，对于想体验一种不同风情的观测者，我还有以下推荐。
俄罗斯的摩尔曼斯克，这一位于俄境内、北冰洋沿岸的最大的港口城市可是地地道道的北极圈城市，其位于北极圈以北300多公里处，达到了北纬68?58’。这里每年都有一个半月的极夜，那时一天24小时都是黑夜，保证你看极光的时间足够长！
还有最后一个推荐的城市是我去年曾到访过的号称世界最北的城镇—— 斯瓦尔巴群岛的朗伊尔宾，那里位于北纬78?13′，截至2015年底的统计数据，整个城市人口不过2144人，其中华人就有几百人。斯瓦尔巴群岛作为挪威的属地，其北部建有我国的北极科考站—— 黄河站。值得一提的是，就在朗伊尔宾城外东南方向的山上就有用于研究极光的射电天文台，而就在2015年3月20日晚，我和同行伙伴们在白天成功拍摄了北极圈日全食后，又在那座天文台附近成功拍摄到了极光，并拍摄了延时摄影片。那次因为赶上地磁暴，极光卵剧烈扩张，原本就在我们头顶的极光一路扩散跑到了北欧腹地，使得我们获得了一次由北向南一路观看极光的机会，真是一次难忘的经历！
其次值得一提的是，对于极光何时可能出现，也有着如同天气预报一样的预测，其中最权威的有美国海洋和大气管理局太空天气预测中心的30分钟极光预测图和美国阿拉斯加费尔班克斯大学地球物理学院的极光预报网站。另外，一名叫托尼的计算机程序员还制作了一个罗列了各种有关太阳活动和极光预测数据的网站，对于观测也可提供帮助。该网站的预测图下方都有个数据叫KP值，作为地磁扰动量的平均值，其数值越大，说明地磁受到来自太阳大气日冕喷射的高能带电粒子（日冕物质抛射物）的冲击就越剧烈。当KP值到达9级时，连地球的低纬度区域都有机会看到极光。而当太阳上出现了巨大的黑子和耀斑时，你就要注意了，这就是太阳剧烈活动的信号，很快一个新的地磁暴就要到来，赶紧收拾行囊奔着极光区去吧！2015年3月，我就亲身经历了当年震撼了全球的极光大爆发，彼时连很多欧洲的低纬度城市如法国都看到了绚丽的极光，那真是太奇妙了！
总之，通过以上这些信息来源，我们就同时拥有了实时更新的数据和预测图，基本上就可以获知在何时何地出现极光的几率会比较大，从而助力你的户外极光观测之行更加顺遂圆满。最后祝愿大家有一天都能用自己的眼睛和心去体验感受这天下最美的光影！