上帝之火——极光

【西班牙《趣味》月刊9月号文章】题：北极光（作者　科拉尔·佩雷斯·塞拉诺）
北极光是大自然呈现给我们的最瑰丽最神奇的景观。
多少年来，人们一直试图对北极光现象作出解释，在人们心目中，北极光是神话，是传说。
太阳风孕育神秘之光
古希腊和古罗马时期有过许多对北极光的观测记录，其中大部分将它视为战争和其他灾难的征兆。
普卢塔克和亚里士多德首先将北极光作为自然现象来理解和描述。亚里士多德认为，天和地是两个不同的球体，地球在天球的内部。地球白天释放出气体和蒸汽，这些气体和蒸汽向上运行，遇到天球之后，爆炸的火焰照亮了天空。
开普勒和伽利略对北极光现象非常感兴趣，伽利略是第一个用“北极光”一词来定义此现象的人。但直到18世纪，北极光产生的原因才真正被发现。英国天文学家埃德蒙·哈雷发现了地球磁场的变化，斯堪的纳维亚半岛的几名科学家也发现了极光和地球磁场之间的联系。
现在我们知道，极光的形成是距地面100—300公里的高层大气粒子和太阳风碰撞的结果。太阳风是太阳释放出的一股粒子流（电子和质子），以150万公里以上的时速运行，最终被地球磁场捕获。进入地球磁场之后，这些粒子的运动速度加快，并向磁极运动。粒子与大气层中的氮和氧原子碰撞，带电粒子的能量转移到大气分子上，使之发光，形成了绚丽的极光。极光的颜色取决于被碰撞原子的类型。如果光线是蓝色、紫色或红色的，被碰撞的应该是氮原子，如果粒子与氧原子碰撞，极光则主要呈绿色。
极光的形状和颜色千变万化，在天空中呈现出帷幕状、弧状、带状、射线状和云状等多种形状，光彩夺目，令观赏者大为着迷。极光常常在地球磁极附近的一个椭圆形区域内移动，可以延伸到芬兰、斯堪的纳维亚半岛、加拿大和美国北部以及西伯利亚等地区。这一椭圆形区域的大小取决于太阳风的强弱和速度。在每11年一循环的太阳活动盛期，这一区域面积最大。
极光也在白天出现，但由于阳光太强，肉眼无法观察到。只要大气和磁场条件与地球相似，太阳系的其他行星也能够产生极光现象。由探测器发回的图像显示土星的极地地区同样出现了红色的极光。和地球一样，土星上的极光也是太阳风进入土星大气层的产物。
关于极光的悬念
科学家最感兴趣的一个问题是：极光是否会发出声音？一些观测过极光的科学家说，他们听到了极光发出嗡嗡声、嘎吱声或者咝咝声。实际上，芬兰的苏丹屈莱地球物理观测站正在进行这方面的研究，记录极光发出的声音。
另一个难题是：极光现象能否预测？日本人对这个问题更感兴趣，他们认为极光能为看到它的人带来好运和幸福。日本人还相信，如果在发生极光时怀上孩子，就更容易生男孩。在芬兰北部常常可以看到一群日本人或者日本家庭深夜在零下20度的严寒中等待极光的出现。
今年2月份，在芬兰距北极圈250公里的卡克斯劳塔宁上空出现了极为壮观的极光。那是一个寒冷的夜晚，夜空很晴朗，人们抬起头，看到了一团形状奇特的绿光。当人们边走边寻找最佳观测点的时候，时间仿佛停顿了下来。所有的人都在抬头看天，把这当作一次难得的、不容错过的良机。附近有一个专为旅游者修建的营地，欢迎所有爱好者到那里避寒取暖，共赏极光。
在这一地区，从9月初到第二年4月份，一年中约有200个夜晚能够看到极光，但要具备几个基本观赏条件：天空无云，并且没有任何影响视线的光线，因为城市的灯光会使人看不到亮度较弱的极光。最强烈的极光亮度能跟月亮相媲美。
但极光也会对我们的生活产生负面影响：它会使罗盘失效，使通信卫星运行失常。1989年，太阳引发的一场地磁风暴就使得加拿大魁北克的600多万居民遭受断电之苦。
探索上帝之火
现在，科学家们用日益复杂的手段研究和了解太阳的活动，并尽量提前预知这些自然现象，减轻消极影响。
瑞典、芬兰和挪威都设有地球和行星环境研究中心。天文学家弗朗索瓦·福姆在挪威的研究中心工作，他负责掌握特罗姆瑟雷达天线的方向，向电离层发射高频电波。
这些电波中只要有一小部分返回雷达，就足以在电脑屏幕上反映出大量太阳粒子的到来引起的大气变化。电脑屏幕上显示的是一些神秘的曲线和数字。天文学家会对这些资料进行分析，并与几百公里外的瑞典和芬兰的雷达同时得到的资料相对照。根据这些数据，就能知道太阳风暴所激起的电流强度和速度，对空间自然现象作出预测。
最重要的是要了解太阳和地球之间的相互作用。欧洲航天局的罗杰·博内特说：“了解太阳和地球之间的相互作用对人类来说至关重要，在21世纪电子文明到来的今天更是如此。”在距离我们很近的火星，太阳风几乎破坏了整个大气层，使这个失去了大气层保护的红色星球被沙漠覆盖。罗杰·博内特说：“我们希望地球不要遭受同样的噩运。”为此，科学家发射了几颗探测卫星。
欧洲在1990年发射了“尤利西斯”探测器，它绘制了完整的日光层图，并观察到太阳两极的风速大于赤道的风速。索霍太空观测台距地球大约150万公里，是1995年由美国国家航空和航天局与欧洲航天局联合发射的，主要任务是观测太阳活动和太阳风的状况。
欧洲航天局“束群计划”发射的4颗卫星分别叫做“萨尔萨”、“桑巴”、“伦巴”和“探戈”，它们沿着一条椭圆形轨道围绕地球运行，运行高度在1·9万—11·9万公里之间。这些卫星沿着地球磁顶层边缘运行，时进时出，将自己暴露在太阳风暴下。它们的任务是对地球的电离层环境进行观测，并分析地球和太阳之间的关系。这4颗卫星呈四面体排列，每两颗卫星之间相距600公里，这种排列方式使它们能够获得地球磁场变化的三维画面。
卫星负责观测地球的电磁场，电磁场可以阻止由质子和电子构成的太阳风到达地球。探测器拍摄下来掠过磁场的粒子风的三维图像，以此观察到磁顶层的状况。但这些探测器不是独立工作的，它们连接着索霍太空观测台，它就像太阳的一个哨兵，随时向专家和其他探测器发送警报。
各方面之间的合作是探测活动的关键。1997年，索霍观测台侦测到太阳喷射出的一股粒子流朝地球方向运动。与此同时，日本的天文望远镜也拍摄到了太阳粒子流喷发的照片。天体物理学家们接到通知后，立即将有关设备置于警戒状态。3天之后，美国的AT【注:】T公司彻底失去了和一颗卫星之间的联络，这颗卫星负责为美国最大的电视网传输信号。
美国国家航空和航天局的专家们指出，在未来的24年里，会出现最罕见、最强劲的太阳活动，比平常观测到的太阳活动要强烈得多。丹麦空间研究所专家亨里克·斯文斯马克认为，这种太阳活动不会改变地球的气候。他指出，强烈的太阳活动将加强地球的磁场，减少来自其他星球的宇宙射线。太阳风暴将减少云的形成，造成地球温度略微上升。
关于北极光仍存在着许多疑问。能否利用极光现象发生时大气层释放出来的能量？北极光有声音吗？能够准确地预测北极光现象吗？我们能够避免负面影响吗？我们的研究日新月异，但与我们看到北极光时的强烈震撼相比，人们的研究手段和科学技术显得太微不足道了。
题图说明　极光美术馆。极光可以呈现出不同的颜色和形状。当高速运行的带电粒子与大气层的不同气体发生碰撞时，就会产生帷幕状、弧状、带状或其他形状的极光。