《探索太阳系》第四章 太阳耀斑与极光

　　太阳表面经常发生强烈的爆炸。这种爆炸就是我们看到的耀斑，能在短短几秒内释放出上百万颗原子弹的能量。当耀斑发生时，太阳的大气层会被吹出一个巨大的洞，并发出十分强烈的光、电磁波，高能X射线及数以百亿计的带电粒子，这种现象被称作太阳风。当太阳黑子最活跃时，耀斑和太阳风也发生的最频繁最剧烈。

　　耀斑能引发地球上一些有趣的现象。从太阳吹向地球的带电粒子在几天内到达地球，这些粒子被地球磁场俘获，最后以几万千米/秒的速度坠向大气层，其结果产生了地磁暴；干扰地球的磁场，使指南针不停摆动，对广播也有影响；使输电线的断路开关受损；使地球两极出现极光。

　　我们所见的南、北极光是地球大气与太阳大气接触的结果。当太阳风吹出的带电粒子到达地球时，它们与地球周围油炸圈饼状的巨大磁场相作用，地球磁场使这些粒子改变方向并引导它们落到地磁场的南北两极，以接近光速的速度与地球的外大气层，撞向我们头上数英里的氧和氮原子，当碰撞发生时，这些空气中的原子将会发光，这即是我们说的南极光和北极光。

　　极光有不同的种类和颜色。有时极光看起来是无定形的粉红色，在天空中一闪而过；有时极光看起来像窗帘或挂毯，在空中慢慢起伏，随风飘荡；有时极光仿佛是从高处喷出的一条辐射线。极光可以是白色、暗红色、桔黄色、绿色或蓝色，这取决于带电粒子自身的能量及撞击的空气中原子的种类。极光有时仅仅持续几分钟，有时却持续一整夜，这取决于太阳风的强度及持续时间的长短。

　　民间传说给出了极光颜色的许多解释。一些爱斯基摩部落认为极光是他们已故的祖先的灵魂在空中奔跑，用海象的头骨玩一种球赛；在古老的中国，极光被认为是天上的龙在打斗；维京人认为极光是黑暗天空中的火炬发出的光，指引新的灵魂到达瓦尔哈拉殿堂。

　　一年中没有最适合看极光的时间。极光不会在一年中的特殊季节发生得更频繁。因为它是由太阳风引起的，所以极光的周期和强度与太阳黑子的活动周期相关。当太阳黑子活跃时，极光会更亮、发生更频繁，当太阳黑子不活跃时，极光出现的更少。下一次的黑子活跃期大概是2012年，届时将可能有南、北极光。

　　南北极光并不是在南北极方向发生更频繁。从太阳发出的带电粒子并不是被准确的引导到地球两极，而是围绕地磁的两极成环带状，极光就经常发生在这一环带上。以北极光为例，包括阿拉斯加，加拿大北部到接近东南部的地区及北太平洋，还有斯堪的纳维亚半岛的北部，俄罗斯北部。从人造地球卫星上看，极光像是围绕地球的一条光带，有极光的区域能膨胀或压缩，但在美洲大陆却不一样，在加勒比海地区等低纬度地区甚至也看到了极光，但这种现象毕竟很少。南极光经常发生在南极洲大陆外的环带上，因此不易被看到。

　　极光经常在两个半球同时发生。太阳风吹出的带电粒子撞击地球大气层时，它们受磁场力作用，在南北磁极间运动。这些粒子的速度极快，当他撞到阿拉斯加上空的氧原子，下一秒就已经撞到了南极洲上空的氧原子。因此，极光常常同时出现在两个半球，并且具有相同的形状。

　　极光发生在离地面80～160千米的空中。正是在这样的高度，从太阻发出的带电粒子最容易与大气中的氧和氮原子发生碰撞。从太空中看，这一说法是很有依据的。从宇航员偶然拍下的照片上看出，极光像是挂在地球上80千米高的窗帘。

　　一些有强磁场和大气层的行星也有极光。哈勃空间望远镜的图片显示，土星和木星有极光。旅行者探测器的数据显示，海王星、天王星很可能也有极光。

　　太阳上的“一天”时间不一样。与地球一样，太阳也有自转，但跟地球不同的是太阳不是固体，因此不同的纬度转速不一样，在太阳赤道，转一圈要25个地球日。纬度越高，转速越慢，在靠近两极的地方，转一圈要约31个地球日。在地球上，在你南面的地点无论多久都在你的南面，但在太阳上，这不成立。越靠近赤道，转得越快，就会滑向东边。这是流体的情形。

　　太阳像是空间的一块巨大的磁铁。与地球类似，太阳内部好像有一个巨大的磁铁，这磁铁产生了巨大的磁场，在太空中绵延数亿千米，并控制周围热气体的流动。每隔11年，在黑子活动周期的开端，磁场南北极会颠倒一次，而太阳自转轴保持不变。

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