我国历史上观测到的极光事件

极光是由太阳带电的粒子碰撞地球的两极的磁场，在天空中发生放电时，所产生的现象。 太阳是一个庞大而炽热的气体球，在它的内部和表面进行着各种化学元素的核反应，产生了强大的带电微粒流，并从太阳发射出来，用极大的速度射向周围的空间。当这种带电微粒流射入地球外围那稀薄的高空大大气层时，就与稀薄气体的分子猛烈地冲击起来，于是产生了发光现象，这就是极光。 夜空这些五颜六色的光在接近北极和南极的高纬度地区比较常见。晴朗的夏夜在远离城市灯光的低纬度地区，有时也可以看到极光。在加拿大和美国交界处每年都有许多夜晚可以看到北极光。北极光或南极光像礼花一样迷人。极光的颜色从浅绿到深红应有尽有，它们有的像彩色纸带，有的像弓，有的像窗帘，有的像炮弹

在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉。有时它像一条彩带，有时它像一团火焰，有时它又像一张五光十色的巨大银幕。它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒。静寂的极地由于它的出现骤然显得富有生气。这种壮丽动人的景象就叫做极光。

人们知道极光至少己有2000年了，因此极光一直是许多神话的主题。在中世纪早期，不少人相信，极光是骑马奔驰越过天空的勇士。在北极地区，因纽特人认为，极光是神灵为最近死去的人照亮归天之路而创造出来的。随着科技的进步，极光的奥秘也越来越为我们所知，原来，这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。

产生极光的原因是来自大气外的高能粒子（电子和质子）撞击高层大气中的原子的作用。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。现在所知，作为太阳风的一部分荷电粒子在到达地球附近时，被地球磁场俘获，并使其朝向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩。在太阳活动盛期，极光有时会延伸到中纬度地带，例如，在美国，南到北纬40度处还曾见过北极光。极光有发光的帷幕状、弧状、带状和射线状等多种形状。发光均匀的弧状极光是最稳定的外形，有时能存留几个小时而看不出明显变化。然而，大多数其他形状的极光通常总是呈现出快速的变化。弧状的和折叠状的极光的下边缘轮廓通常都比上端更明显。极光最后都朝地极方向退去，辉光射线逐渐消失在弥漫的白光天区。造成极光动态变化的机制尚示完全明了。 在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为"太阳风"。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极，从而导致带电颗粒与地球上层大气发生化学反应，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，一般称之为北极光。

大多数极光出现在地球上空90---130千米处。但有些极光要高得多。1959年，一次北极光所测得的高度是160千米，宽度超过4800千米。在地平线上的城市灯光和高层建筑可能会妨碍我们看光，所以最佳的极光景象要在乡间空旷地区才能观察得到。在加拿大的丘吉尔城，一年在有300个夜晚能见到极光；而在罗里达州，一年平均只能见到4次左右。我国最北端的漠河，也是观看极光的好地方。

18世纪中叶，瑞典一家地球物理观象台的科学家发现，当该台观测到极光的时候，地面上的罗盘的指针会出现不规则的方向变化，变化范围有1度之多。与此同时，伦敦的地磁台也记录到类似的这种现象。由此他们认为，极光的出现与地磁场的变化有关。原来，极光是太阳风与地球磁场相互作用的结果。太阳风是太阳喷射出的带电粒子，当它吹 到地球上空，会受到地球磁场的作用。地球磁场形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降，进入地球的两极地区。两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒，形成极光。高层大气是由多种气体组成的，不同元素的气体受轰击后所发出的光的前面色不一样。例如氧被激后发出绿光和红光，氮被激后发出紫色的光，氩激后发出蓝色的光，因而极光就显得绚丽多彩，变幻无穷。

科学家已经了解到，地球磁场并不是对称的。在太阳风的吹动下，它已经变成某种"流线型"。就是说朝向太阳一面的磁力线被大大压缩，相反方向却拉出一条长长的，形似慧尾的地球磁尾。磁尾的长度至少有1，000个地球半径长。由于与日地空间行星际磁场的偶合作用，变形的地球磁场的两极外各形成一个狭窄的、磁场强度很弱的极尖区。因为等离子体具"冻结"磁力线特性，所以，太阳风粒子不能穿越地球磁场，而只能通过极尖区进入地球磁尾。当太阳活动发生剧烈变化时(如耀斑爆发)，常引起地球磁层亚暴。于是这些带电粒子被加速，并沿磁力线运动。从极区向地球注入，这些带电粒子撞击高层大气中的气体分子和原子，使后者被激发--退激而发光。不同的分子，原子发生不同颜色的光，这些单色光混合在一起，就形成多姿多彩的极光。事实上，人们看到的极光，主要是带电粒子流中的电子造成的。而且，极光的颜色和强度也取决于沉降粒子的能量和数量。用一个形象比喻，可以说极光活动就像磁层活动的实况电视画面。沉降粒子为电视机的电子束，地球大气为电视屏幕。地球磁场为电子束导向磁场。科学家从这个天然大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息。例如，通过极光谱分析可以了解沉降粒子束来源，粒子种类，能量大小，地球磁尾的结构，地球磁场与行星磁场的相互作用，以及太阳扰乱对地球的影响方式与程度等

极光的形成与太阳活动息息相关。逢到太阳活动极大年，可以看到比平常年更为壮观的极光景象。在许多以往看不到极光的纬度较低的地区，也能有幸看到极光。2000年4月6日晚，在欧洲和美洲大陆的北部，出现了极光景象。在地球北半球一般看不到极光的地区，甚至在美国南部的佛罗里达州和德国的中部及南部广大地区也出现了极光。当夜，红、蓝、绿相间的光线布满夜空中，场面极为壮观。虽然这是一件难得一遇的幸事，但在往日平淡的天空突然出现了绚丽的色彩，在许多地区还造成了恐慌。据德国波鸿天文观象台台长卡明斯基说，当夜德国莱茵地区以北的警察局和天文观象台的电话不断，有的人甚至怀疑又发生毒气泄漏事件。这次极光现象被远在160公里高空的观测太阳的宇宙飞行器ACE发现，并发出了预告。在北京时间4月7日凌晨零时三十分，宇宙飞行器ACE发现一股携带着强大带电粒子的太阳风从它旁边掠过，而且该太阳风突然加速，速度从每秒375公里提高到每秒600公里，一小时后，这股太阳风到达地球大气层外缘，为我们显示了难得一见的造化神工。

古代关于磁学的知识相当丰富。我们祖先对磁的认识，最初是从冶铁业开始的。古籍中记载了很多有关磁学知识。

磁与电有本质上的联系。古代对于某些静电现象的记载，如摩擦起电、地光与极光的电磁现象等，这恰恰是和磁现象相并列的。

秦始皇统一六国之后，自觉功绩可以与三皇五帝相比。他嫌都城咸阳的宫室太小，不足以展现自己君临天下的威仪，就在公元前212年，下令在王家园囿上林苑所在的渭河之南、皂河之西，建造规模庞大的宫殿群落阿房宫。

相传当年秦始皇在建造阿房宫北阙门时，令能工巧匠们“累磁石为之”，故称“磁石门”。磁石门运用了“磁石召铁”的原理，类似现代的安全检查门。

磁石门的作用，一是为了防止行刺者，在入门时以磁石的吸铁性能使隐甲怀刃者不能通过；二是为了向“四夷朝者”显示神奇，使其惊恐却步，不敢有异心，也称“却胡门”。

磁石门的营造，反映了秦国高超的科学技术水平。这在我国乃至世界历史上尚属首创，可以算得上是世界科技史上的一大创举。

其实远在2000多年前，我国古代劳动人民就开始同磁打交道。人们在同磁石不断地接触中，逐渐了解到它的某些特性，并且利用这些特性来为人类服务。古人在寻找铁矿的过程中，必然会遇到磁铁矿，就是磁石。我国古籍中关于磁石的最早记载，是在《管子·地教篇》中：“上有慈石者，下有铜金。”

古代人把磁石的吸铁特性比作母子相恋，认为“石，铁之母也。以有慈石，故能引其子；石之不慈者，亦不能引也”。

因此，汉代初期，都是把“磁石”写成“慈石”。

对于磁石吸铁这一问题，宋代道士陈显微和道教学者俞琰曾经做了探讨，认为磁石所以吸铁，是有它们本身内部的原因，是由铁和磁石之间内在的“气”的联系决定的，是“神与气合”使然。

明代末期地理学家刘献廷在他的《广阳杂记》一书中也说道，磁石吸铁是由于它们之间具有“隔碍潜通”的特性。刘献廷还把铁的磁屏蔽作用理解为“自然之理”。

这种力图用自然界本身来解释自然现象的观点是唯物主义的，考虑到当时的科学水平，也只能作出这样的解释。

磁石门

极光这一术语来源于拉丁文伊欧斯一词。传说伊欧斯是希腊神话中“黎明”（其实，指的是晨曦和朝霞）的化身，是希腊神泰坦的女儿，是太阳神和月亮女神的妹妹，她又是北风等多种风和黄昏星等多颗星的母亲。极光还曾被说成是猎户星座的妻子。在艺术作品中，伊欧斯被说成是一个年轻的女人，她不是手挽个年轻的小伙子快步如飞地赶路，便是乘着飞马驾挽的四轮车，从海中腾空而起；有时她还被描绘成这样一个女神，手持大水罐，伸展双翅，向世上施舍朝露，如同我国佛教故事中的观音菩萨，普洒甘露到人间。 印纽特人(The Inuit，即爱斯基摩人)，有一则关于极光的传说，浪漫中带着些许感伤。相传有一个小女孩非常想念去世的母亲，每天在夜里伤心哭泣，有一天梦见过世已久的祖母，小女孩就问祖母如何才能见到母亲，祖母告诉她说，人死后到了天上，其实仍然跟在人世间的时候一样，喜欢在冬夜里聚集在一起玩足球，当球被踢来踢去，就成为夜空中变幻摇曳的极光，这时候你只要吹口哨，极光就会越来越近，你就可以看到正在玩球的母亲，但是千万不要太靠近，因为会被冰冻的海象头所做的足球击伤。小女孩于是问，万一极光一直靠过来，要怎样叫它退回去呢？祖母回答说，只要用指甲互相磨擦发出声音，极光就会退回去。 1相传公元前两千多年的一天，夜来临了。随着夕阳西沉，夜已将它黑色的翅膀张开在神州大地上，把远山、近树、河流和土丘，以及所有的一切全都掩盖起来。一个名叫附宝②的年轻女子独自坐在旷野上，她眼眉下的一湾秋水闪耀着火一般的激情，显然是被这清幽的夜晚深深地吸引住了。夜空像无边无际的大海，显得广阔。安详而又神秘。天幕上，群星闪闪烁烁，静静地俯瞰着黑魆魆的地面，突然，在大熊星座③中，飘洒出一缕彩虹般的神奇光带，如烟似雾，摇曳不定，时动时静，像行云流水，最后化成一个硕大无比的光环，萦绕在北斗星的周围。其时，环的亮度急剧增强，宛如皓月悬挂当空，向大地泻下一片淡银色的光华，映亮了整个原野。四下里万物都清晰分明，形影可见，一切都成为活生生的了。附宝见此情景，心中不禁为之一动。由此便身怀六甲，生下了个儿子。这男孩就是黄帝轩辕氏。以上所述可能是世界上关于极光的最古老神话传说之一。 2在我国的古书《山海经》中也有极光的记载。书中谈到北方有个神仙，形貌如一条红色的蛇，在夜空中闪闪发光，它的名字叫触龙。关于触龙有如下一段描述：“人面蛇身，赤色，身长千里，钟山之神也。”这里所指的触龙，实际上就是极光。

科学上说，极光全年都有，但在夏天或白天很难用肉眼看到。

根据数据，极光出现在北纬67度和南纬67度左右的两个光环中，阿拉斯加州的费尔班克斯(Fairbanks)是从全球视角来看它的最佳地点。这里被称为北极光之都，每年有2多天出现极光。

依据世界各国的地理分布来说，冰岛、芬兰、瑞典、挪威、加拿大、阿拉斯加和阿根廷都能看到极光。

漠河是中国观赏极光的最佳城市，在每年夏至前后九天左右就可以很容易地看到极光。

在地球上，人们经常会看到一种奇异的光，因这种光经常发生在南北两极，所以，人们便叫它“极光”。古时候，由于人们无法解释这种现象，便产生了种种离奇的传说，就连现代人，每当看到奇形怪状的极光，也会感到惶恐不安的。尽管今天人们用宇宙飞船、探空火箭以及其他科学仪器进行研究，也仍然未能彻底揭穿极光的全部奥秘。

就人们所观察到的极光现象，有各种各样奇特的形状。有的极光像探照灯光束，从地平线上升起。早在1883年8月的一天，有人在英国伦敦以南的沿海一带，就发现了一次这样的极光。当时，在东北方向的地平线上，升起了一束亮光，光线越来越亮，向上作放射状，地平线附近还有几朵远处的层积云与它交错。1837年，有人在多伦多湾和安大略湖之间的一个小岛上，看到从东方水平线向上直射到天顶的一道白色强光柱，光亮稳定，并很慢地整体向西运动，一直占据着从地平线到天顶的空间，先是上部逐渐消失，然后整体消失。还有的极光则呈弧状，跨越整个天空，由地平线的一端到另一端地平线。1903年8月21日，有人在纽约的北部一带就发现了这样一次奇异的极光。当时人们看到，有两道明显的光弧横贯天空，在天顶附近以大角度互相交叉，其中一条是银河，一条就是光弧。这条光弧宽约为6个满月并列那样，从西略偏北伸到东略偏南。这条光弧持续了大约半个多钟头，形状和亮度都没什么变化。有些地方呈弯曲波浪状，有几处完全断开，也有的地方仅断开极窄的间隔。还有的极光呈流星状穿过天空。1882年，就曾有人报道过这样一次极光。它缓慢地升起，移向天顶，并越过天顶，逐渐从月亮的上边穿过，降向西方，同时逐渐减小和减弱，在达到地平线时消失。其样子像个长纺锤。其实，极光的形状还有多种多样，这里举的，不过是几种比较典型的。

极光的颜色可谓色彩斑斓，五颜六色。有时呈绿色，有时呈橙黄，有时则鲜红，有时则几种颜色不断变换着，或者像垂下的一道道祖母绿色的帷幕，镶着大红的穗子，或者是无数色彩缤纷的光束，时而光耀夺目，时而熄灭不见。怪不得极光会吸引那么多的观光者。

但是，当极光出现的时候，也会给人们的通讯联络带来一定影响，它会使无线电短波遭到破坏，电报和电话受到严重干扰，罗盘指示紊乱。

对这种奇异的极光现象，科学家们有各种各样的解释。

俄国科学家罗蒙诺索夫认为，是高空稀薄大气层里的大气放电造成的。他曾做过这样一次实验：他把一只玻璃球中的空气抽出大部分，然后在球内造成放电现象。这一实验证实了他的推测，他说：“在空气极其稀薄的玻璃球内，随着放电，不断发出闪光。”后来，又有许多人重复过罗氏的实验，也都得到了相同的结果。这种实验，证明了极光是一种放电现象。但极光之谜还远未揭开。比如，极光为什么多发生在两极？是哪种粒子引起高空空气发光的？发生在多高的高空？为什么极光的形状千奇百怪，并不断变换着花样？因此，有人便把寻找极光答案的目光转向太阳。

有人分析，极光可能和太阳黑子活动有关。有人发现过这样一种现象，当一个大黑子经过太阳中心的子午线时，在20至40小时以后，地球上一定会发生极光。这是因为太阳在产生黑子时，由黑子区抛出强大的带电粒子流——质子和电子。当这些由太阳远道而来的客人到达地球高空的稀薄大气层时，就和大气中的气体相撞，这些气体的原子和分子就会发出光来。这一过程大约发生在100~900公里的高空中，有时还要高些。这种现象之所以会发生在两极，是因为地球本身是个大磁石。像所有磁体一样，周围环绕着磁场，这磁场使太阳送来的粒子流飞向两极地区，因为地磁的两极非常接近地理上的两极。在太阳喷发的带电粒子流非常强烈的年份，在极区以外的一些地方也常能观察到极光。