第5章 太陽耀斑與極光(1 / 1)

太陽表麵經常發生強烈的爆炸。這種爆炸就是我們看到的耀斑,能在短短幾秒內釋放出上百萬顆原子彈的能量。當耀斑發生時,太陽的大氣層會被吹出一個巨大的洞,並發出十分強烈的光、電磁波,高能x射線及數以百億計的帶電粒子,這種現象被稱作太陽風。當太陽黑子最活躍時,耀斑和太陽風也發生的最頻繁最劇烈。

耀斑能引發地球上一些有趣的現象。從太陽吹向地球的帶電粒子在幾天內到達地球,這些粒子被地球磁場俘獲,最後以幾萬千米/秒的速度墜向大氣層,其結果產生了地磁暴;幹擾地球的磁場,使指南針不停擺動,對廣播也有影響;使輸電線的斷路開關受損;使地球兩極出現極光。

我們所見的南、北極光是地球大氣與太陽大氣接觸的結果。當太陽風吹出的帶電粒子到達地球時,它們與地球周圍油炸圈餅狀的巨大磁場相作用,地球磁場使這些粒子改變方向並引導它們落到地磁場的南北兩極,以接近光速的速度與地球的外大氣層,撞向我們頭上數英裏的氧和氮原子,當碰撞發生時,這些空氣中的原子將會發光,這即是我們說的南極光和北極光。

極光有不同的種類和顏色。有時極光看起來是無定形的粉紅色,在天空中一閃而過;有時極光看起來像窗簾或掛毯,在空中慢慢起伏,隨風飄蕩;有時極光仿佛是從高處噴出的一條輻射線。極光可以是白色、暗紅色、桔黃色、綠色或藍色,這取決於帶電粒子自身的能量及撞擊的空氣中原子的種類。極光有時僅僅持續幾分鍾,有時卻持續一整夜,這取決於太陽風的強度及持續時間的長短。

民間傳說給出了極光顏色的許多解釋。一些愛斯基摩部落認為極光是他們已故的祖先的靈魂在空中奔跑,用海象的頭骨玩一種球賽;在古老的中國,極光被認為是天上的龍在打鬥;維京人認為極光是黑暗天空中的火炬發出的光,指引新的靈魂到達瓦爾哈拉殿堂。

一年中沒有最適合看極光的時間。極光不會在一年中的特殊季節發生得更頻繁。因為它是由太陽風引起的,所以極光的周期和強度與太陽黑子的活動周期相關。當太陽黑子活躍時,極光會更亮、發生更頻繁,當太陽黑子不活躍時,極光出現的更少。下一次的黑子活躍期大概是2012年,屆時將可能有南、北極光。

南北極光並不是在南北極方向發生更頻繁。從太陽發出的帶電粒子並不是被準確的引導到地球兩極,而是圍繞地磁的兩極成環帶狀,極光就經常發生在這一環帶上。以北極光為例,包括阿拉斯加,加拿大北部到接近東南部的地區及北太平洋,還有斯堪的納維亞半島的北部,俄羅斯北部。從人造地球衛星上看,極光像是圍繞地球的一條光帶,有極光的區域能膨脹或壓縮,但在美洲大陸卻不一樣,在加勒比海地區等低緯度地區甚至也看到了極光,但這種現象畢竟很少。南極光經常發生在南極洲大陸外的環帶上,因此不易被看到。

極光經常在兩個半球同時發生。太陽風吹出的帶電粒子撞擊地球大氣層時,它們受磁場力作用,在南北磁極間運動。這些粒子的速度極快,當他撞到阿拉斯加上空的氧原子,下一秒就已經撞到了南極洲上空的氧原子。因此,極光常常同時出現在兩個半球,並且具有相同的形狀。

極光發生在離地麵80~160千米的空中。正是在這樣的高度,從太阻發出的帶電粒子最容易與大氣中的氧和氮原子發生碰撞。從太空中看,這一說法是很有依據的。從宇航員偶然拍下的照片上看出,極光像是掛在地球上80千米高的窗簾。

一些有強磁場和大氣層的行星也有極光。哈勃空間望遠鏡的圖片顯示,土星和木星有極光。旅行者探測器的數據顯示,海王星、天王星很可能也有極光。

太陽上的“一天”時間不一樣。與地球一樣,太陽也有自轉,但跟地球不同的是太陽不是固體,因此不同的緯度轉速不一樣,在太陽赤道,轉一圈要25個地球日。緯度越高,轉速越慢,在靠近兩極的地方,轉一圈要約31個地球日。在地球上,在你南麵的地點無論多久都在你的南麵,但在太陽上,這不成立。越靠近赤道,轉得越快,就會滑向東邊。這是流體的情形。

太陽像是空間的一塊巨大的磁鐵。與地球類似,太陽內部好像有一個巨大的磁鐵,這磁鐵產生了巨大的磁場,在太空中綿延數億千米,並控製周圍熱氣體的流動。每隔11年,在黑子活動周期的開端,磁場南北極會顛倒一次,而太陽自轉軸保持不變。