極光高高地掛在地球南北極附近的天空中，在夜晚常常顯得明亮而美麗。它輕盈地漂浮著，同時閃爍著，發出紅、藍、綠、紫光。這壯麗動人的景象被稱為極光。在地球南北極附近的高海拔地區，夜晚經常會出現燦爛美麗的霞光。它輕盈地漂浮著，同時閃爍著，發出紅、藍、綠、紫光。這壯麗動人的景象被稱為極光。
極光是多樣的，五顏六色的，形狀各異，美得無與倫比，自然界沒有任何現象能與之匹敵。任何記號筆都很難在寒冷的北極空氣中畫出那種變幻莫測的耀眼光芒。
極光有時出現的時間很短，就像節日的煙火在空中壹閃而過，消失得無影無蹤；有時它能在天空中閃耀幾個小時；有時像壹條彩帶，有時像壹團火焰，有時像壹面五彩繽紛的巨幕；有些顏色變化多端，變化無窮；有的只是銀白色，像棉絮白雲，凝固了；有些異常明亮，掩蓋了星星和月亮的光輝；有的很輕，像壹束青苔；有的結構簡單，像壹條彎曲的弧線，呈現出淺綠偏紅的色調；有的像拋向天空的彩綢或彩帶，上下翻飛；有的柔軟如圍巾，隨風飄動，呈現紫色和緋紅色；有時極光出現在地平線上，就像晨光壹樣；有時極光亮如山茶花，紅彤彤的；有時極光聚集在壹起，就像幕布壹樣；有時它射出許多光束，就像驕傲的孔雀，帶著蝴蝶翅膀飛翔。
極光是如何產生的？多少世紀以來，這壹直是人們猜測和探索的天象之謎。從前，愛斯基摩人認為這是鬼神的火炬，指引死者的靈魂上天堂。13世紀，人們以為是格陵蘭冰蓋反射的光。直到17世紀，人們才稱之為北極光——北極黎明(在南極看到的同樣的光稱為南極光)。
隨著科技的進步，極光的奧秘越來越為我們所知。原來，這美麗的景色是太陽與大氣合作表演的作品。在太陽創造的光和熱等能量形式中，有壹種叫做“太陽風”。太陽風是太陽噴射出的帶電粒子，是壹種強大的帶電亞原子粒子流，可以覆蓋地球。太陽風在地球上空繞地球流動，以每秒400公裏左右的速度撞擊地球磁場。地球磁場的形狀像壹個漏鬥，其尖端朝向地球的南北極，因此太陽發射的帶電粒子沿著地球磁場的“漏鬥”沈降，進入地球的兩極地區。兩極的上層大氣，受到太陽風的轟擊，會發光，形成極光。在南極地區形成的東西叫做南極光。北極形成的東西被稱為北極光。
1890年，挪威物理學家伯克蘭認為，距離地球150萬公裏的太陽幾乎不間斷地向地球輻射物質點。但是，從50000公裏到65000公裏之外，有壹個磁場覆蓋著地球。當太陽的粒子被這種磁場直接阻擋時，它會繞著地球擴散，尋找鉆出的空隙。結果，大約65，438+0%的粒子鉆入北磁極附近的大氣中。每個太陽粒子包含的電量等於1000伏特。它們在100公裏外的高層大氣中遇到主要由氧和氮組成的原子和分子。當原子吸收了太陽粒子中所含的部分能量後，會立即釋放這部分能量，從而產生極其強烈的光。氧氣發出綠色和紅色的光，而氮氣發出紫色、藍色和壹些深紅色的光。這些五彩繽紛的顏色構成了美麗壯觀的極光景象。
目前，許多科學家正在對極光進行深入研究。人們看到的極光主要是帶電粒子流中的電子造成的。而且極光的顏色和強度還取決於沈降粒子的能量和數量。用壹個形象的比喻，可以說極光活動就像是磁層活動的電視直播畫面。沈降粒子是電視的電子束，地球大氣是電視屏幕，地球磁場是電子束導向磁場。科學家們從這個自然電視中獲得了許多關於磁層和日地空間電磁活動的信息。比如通過極譜分析，可以知道沈降粒子束的來源、粒子種類、能量、地球磁尾的結構、地球磁場與行星磁場的相互作用、太陽擾動對地球影響的方式和程度等。
極光不僅美麗，而且在地球大氣層中所投下的能量可以和全世界發電廠所產生的總容量相提並論。這種能量經常混淆無線電和雷達的信號。極光產生的強電流還可以聚集在長途電話線上或影響微波的傳播，使電路中的電流部分或全部“流失”，甚至嚴重幹擾輸電線路，從而使部分地區暫時失去供電。如何利用極光產生的能量造福人類，是當今科學界的重要使命。
二、中國歷史上觀測到的極光事件
極光是來自太陽的帶電粒子與地球兩極的磁場發生碰撞，在天空中放電而產生的現象。太陽是壹個巨大而熾熱的氣體球，各種化學元素的核反應在其內部和表面進行，產生強大的帶電粒子流，這些粒子從太陽發射出來，以極高的速度射向周圍的空間。當這種帶電粒子流射向地球周圍稀薄的高空大氣時，與稀薄氣體的分子發生劇烈碰撞，從而產生發光現象，這就是極光。夜空中這些五顏六色的光在南北極附近的高緯度地區很常見。在晴朗的夏夜，有時可以在遠離城市燈光的低緯度地區看到極光。在加拿大和美國的邊境，妳可以在每年的很多夜晚看到北極光。北極光或南極光像煙花壹樣迷人。極光的顏色從淺綠色到深紅色不等。它們有的像彩紙帶，有的像蝴蝶結，有的像窗簾，有的像貝殼。
在地球南北極附近的高海拔地區，夜晚經常會出現燦爛美麗的霞光。有時它像壹條絲帶，有時它像壹團火焰，有時它像壹個彩色的巨幕。它輕盈地漂浮著，同時閃爍著，發出紅、藍、綠、紫光。寂靜的極地突然因為它的出現而顯得生機勃勃。這壯麗動人的景象被稱為極光。
極光至少已經為人所知2000年了，所以它壹直是許多神話的主題。中世紀早期，很多人認為奧羅拉是騎著馬穿越天空的勇士。在北極，因紐特人相信極光是由神創造的，為新近死去的人照亮道路。隨著科技的進步，極光的奧秘越來越為我們所知。原來，這美麗的景色是太陽與大氣合作表演的作品。
極光是由大氣層外的高能粒子(電子和質子)撞擊高層大氣中的原子而產生的。這種相互作用經常發生在地球磁極周圍的區域。現在已經知道，帶電粒子作為太陽風的壹部分，在到達地球附近時被地球磁場捕獲，並使其向磁極方向墜落。它們與氧原子和氮原子碰撞，撞掉電子，使它們變成受激離子。這些離子發出不同波長的輻射，產生紅色、綠色或藍色等極光特征顏色。在太陽活動的高峰期，極光有時會延伸到中緯度帶。例如，在美國，北極光可以在北緯40度以南的地方看到。極光有多種形狀，如幕狀、弧形、帶狀和射線狀。發光均勻的弧形極光是最穩定的形狀，有時可以持續幾個小時而無明顯變化。然而，大多數其他形狀的極光通常會快速變化。弧形和褶皺極光的下緣輪廓通常比上端更明顯。最後，極光向極地退去，輝光逐漸消失在彌漫的白色天空中。造成極光動態變化的機制還是完全清楚的。在太陽創造的光和熱等能量形式中，有壹種叫做“太陽風”。這是壹種強大的帶電亞原子粒子流，可以覆蓋地球。太陽風在地球上空繞地球流動，以每秒400公裏左右的速度撞擊地球磁場。磁場使粒子流偏向地球磁極，從而使帶電粒子與地球高層大氣發生化學反應，形成極光。在南極地區形成的東西叫做南極光。這種現象在北極也能看到，壹般稱為北極光。
大多數極光出現在地球上空90-130公裏處。但是有些極光要高得多。1959年，北極光壹次性測得的高度為160 km，寬度超過4800 km。地平線上的城市燈光和高層建築可能會阻礙我們看到光，所以最好的極光景象只能在鄉村的開闊地帶觀察到。在加拿大的丘吉爾，壹年有300個夜晚可以看到極光；在佛羅裏達，妳平均壹年只能看到四次。中國最北部的漠河也是觀賞極光的好地方。
18世紀中葉，瑞典壹個地球物理天文臺的科學家發現，當天文臺觀測極光時，地面上的羅盤指針會發生不規則變化，變化幅度多達1度。與此同時，倫敦的地磁站也記錄到了類似的現象。因此，他們認為極光的出現與地磁場的變化有關。原來極光是太陽風和地球磁場相互作用的結果。太陽風是太陽噴射出的帶電粒子。當它吹過地球時，會受到地球磁場的影響。地球磁場的形狀像壹個漏鬥，其尖端朝向地球的南北極，因此太陽發射的帶電粒子沿著地球磁場的“漏鬥”沈降，進入地球的兩極地區。兩極的上層大氣，受到太陽風的轟擊，會發光，形成極光。高層大氣由多種氣體組成，不同元素的氣體被轟擊後發出的光的鋒色不同。比如氧氣受激時發出綠光和紅光，氮氣受激時發出紫光，氬氣受激時發出藍光，所以極光顯得五彩繽紛，變化多端。
科學家們已經了解到地球磁場是不對稱的。在太陽風的驅動下，它變成了壹種“流線”。也就是說，朝向太陽的磁力線被大大壓縮，但反方向卻拉出了壹條形似尾巴的地球磁尾巴。磁尾的長度至少是地球半徑的1，000。由於與日地空間行星際磁場的耦合作用，在變形地球磁場的兩極之外形成了壹個磁場強度較弱的狹窄極區。由於等離子體具有“凍結”磁力線的特性，太陽風粒子無法穿越地球磁場，只能通過極尖進入地球磁尾。當太陽活動發生劇烈變化時(如耀斑爆發)，往往會引起地磁亞暴。所以這些帶電粒子被加速並沿著磁力線運動。這些帶電粒子從極地註入地球，撞擊高層大氣中的氣體分子和原子，使後者激發-去激發並發光。不同的分子和原子產生不同顏色的光，這些單色光混合在壹起就形成了多彩的極光。其實人們看到的極光主要是帶電粒子流中的電子造成的。而且極光的顏色和強度還取決於沈降粒子的能量和數量。用壹個形象的比喻，可以說極光活動就像是磁層活動的電視直播畫面。沈降粒子是電視的電子束，地球大氣層是電視屏幕。地球磁場是電子束導向磁場。科學家們從這個自然電視中獲得了許多關於磁層和日地空間電磁活動的信息。比如通過極譜分析，可以知道沈降粒子束的來源、粒子類型、能量、地球磁尾的結構、地球磁場與行星磁場的相互作用、太陽擾動對地球影響的方式和程度等。
極光的形成與太陽活動密切相關。在太陽活動最活躍的年份，可以看到比平時更壯觀的極光景象。在很多低緯度以前看不到極光的地區，也能看到極光。2000年4月6日夜，歐美北部出現極光。地球北半球已經出現了極光，甚至在美國南部的佛羅裏達州和德國的中南部也出現了極光。當晚，紅藍綠光彌漫夜空，場面十分壯觀。雖然這是壹種罕見的祝福，但過去平淡無奇的天空中突然出現了絢麗的色彩，引起了許多地區的恐慌。據德國波鴻天文臺臺長卡明斯基稱，德國萊茵河北部地區警察局和天文臺的電話當晚壹直不停，甚至有人懷疑又發生了煤氣泄漏。這種極光現象是在160 km高度觀測太陽的航天器ACE發現的，並發出了警告。北京時間4月7日淩晨0點30分，宇宙飛船ACE發現壹股太陽風，有強大的帶電粒子從它身邊經過，太陽風突然從每秒375公裏加速到每秒600公裏。壹小時後，太陽風到達地球大氣層外緣，向我們展示了壹個罕見的奇跡。