闪烁灼人的极光

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闪烁灼人的极光

几年前的《北京晚报》上，刊载了一位中国人到北极圈观测和拍摄极光的亲身经历，描述生动具体，节录如下：

……北极区的冬夜是十分寒冷的，在山坡小松林里，我一个人在等待极光，支在雪地里的照相机架已结满白霜。晚上8点过后，突然在北方的天空出现一抹淡淡的白色光带，离我很远，几分钟后，它慢慢地消失了。一会儿，在方才出现光带的附近，又出现一抹光带，也是东西走向，在开始出现的一头有个亮边，似乎在变化，变亮。粗看整个光带像中国书法那漫不经心的一抹，头重尾轻。细看光带中间有发亮的竖纹，在慢慢移动，也是几分钟左右开始变暗。这两次极光像是一段序曲，似乎告诉站在雪地里的人不要离开，精彩的演出马上就要开始。没有想到它的到来是那么惊心动魄。突然，几乎就在头顶上，一片宏大的光幕垂了下来，强烈的黄白色的光把地面灌木丛的影子都显出来了。想象中从来没有见过这样的景色，霎时山坡的森林，地面的楼房，都显得渺小了。它横贯半个天空，看它远处一端，好像直落地面。这个带状的巨大光幕在慢慢地游动，一些细小的光束又在整个光带内扭动、弯曲和飘移。大光带一边运动，一边改变容貌，一会儿折叠起来，一会儿又展开，再一会儿分成了两束。一束由一条像游龙似的光带变成垂满半个天空的卷曲的幕布，幕布下部边缘还像镶了一个亮边。在10分钟内整个演出可以由左半个天空移到右半侧，但是无论怎样变化，它连成一体并不破裂。整个过程历时约20分钟。随后它慢慢变淡、消失，最后在夜空留下谈得几乎看不出来的一片白色的残迹……

在高纬度的地球两极附近地区，比如欧洲北部的挪威、瑞典等国家，一年之中能见到极光几十次，见多不怪。在中纬度的我国东北、内蒙、新疆一带，有时偶尔也出现极光，这往往引起人们的恐慌与议论。

那么，极光到底是怎么引起的呢？

这还得从太阳说起。

我们的太阳是一个庞大而炽热的气体球，它的表面温度在6000℃以上，中心温度高达155万℃以上。太阳的内部进行着像氢弹爆炸那样的热核反应，经常处在激烈的活动中。组成太阳的物质元素在发生热核反应的过程中，释放出大量的光能和热能，同时也产生强大的带电粒子流，并从太阳向四面八方发射出来，以大约每秒400千米的极大的速度喷向宇宙空间。太阳内部活动特别激烈的时候，太阳表面能激起很高很高的旋涡，远远看去，太阳上出现了点点黑影，人们叫它太阳黑子。出现太阳黑子或者太阳黑子特别多的日子，这种带电粒子流会大量产生。当这些带电粒子流的一部分射进地球外围稀薄的高空大气层时，大气中的氧、氮、氢、氖、氦等气体分子或原子受到来自太阳的带电粒子流的冲击和激发，就发出不同颜色的光，于是出现了极光。

气体原子受冲击而发光是怎么一回事儿呢？原来，任何化学元素的原子都由一个原子核和核外若干电子组成。比如氧原子，它的原子核外有8个电子，它们各自按本身能量大小都占据一条“许可”的轨道绕原子核旋转。轨道高原子核的远近各不相同，有的轨道上还不一定有电子，是空着的。在受到外力影响的时候，比如受到来自太阳的带电粒子流的冲击，氧原子的内层轨道上的电子得到能量后会自动跳向外层轨道。但是这种跳向外层轨道的电子很不稳定，很快就会跳回内层原来的轨道上去，同时以光子的形式把刚得到的能量又释放了出来，于是人们见到了光。

由于高空各种气体受到来自太阳的带电粒子流冲击而发出的光波频率各不相同，这种不同频率的光波射入人们的眼睛，视觉上就产生不同的颜色。极光中的绿色光是高空氧原子受冲击而生成的，极光中的红色光是高空氮原子受冲击而生成的，极光中的黄色光是高空钠原子受冲击而生成的。所以从极光的光谱中，反过来也可以了解地球外层的高空大气中到底存在哪些化学元素。

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