美丽的北极光

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在人烟稀少的地球极地，时常会有璀璨壮丽、千变万化的美丽光带滑过夜空。出现在北极的，人们称它为“北极光”，出现在南极则被称为“南极光”。极光出极地，生活在低纬度区域的居民，更是难于一睹它的芳容，这让极光愈显神秘。

最近，中国空间学家曹晋滨等人借助4颗卫星的观测数据，首次揭开了极光来源之谜，欧洲空间局网站首页以“CLUSTER星座计划揭开地球极光之谜”为题，全面介绍了这项重要成果。

爱斯基摩人认为，极光是鬼神引导死者灵魂上天堂的火炬

早在2000多年，我国就已经出现了关于极光的记载，而在古代的日本、希腊、罗马也都有关于极光的文字描述。在一些民族的想象里，极光被赋予崇高的含义，比如爱斯基摩人就认它是鬼神引导死者灵魂上天堂的火炬。由于科学知识的贫乏，在很长的时间里，人们对极光性质的解释近乎荒诞。

一种看法认为，极光是地球外面燃起的大火，因为北极区临近地球的边缘，所以能看到这种大火。另一种看法认为，极光是夕日西沉以后，透射反照出来的辉光。还有一种看法认为，极地冰雪丰富，它们在白天吸收阳光，贮存起来，到了夜晚释放出来，便成了极光。

进入19世纪以来，科学家试图从科学的角度来认识极光产生的原理。有研究认为，肉眼可见的极光是由太阳风（是太阳连续不断地向宇宙空间辐射出的稳定的粒子流）与大气原子冲撞产生的，这种看法一度成为极光成因的主流观点，被各种类型的科普书籍不断引述。

然而，后来空间物理学家通过观测发现，太阳风与大气原子冲撞后可以产生极光，但这种极光极其微弱，而且其沉降区主要在白天一侧，肉眼一般无法看到，并不是人们看到的极光的来源。

20世纪80年代末期，美国和欧洲科学家又在地球空间磁尾发现向地球运动的带电粒子暴发性高速流。不过，这些高速粒子流是如何产生的，是否和极光的形成存在联系，一直悬而未决。

磁层亚暴发射的高速粒子流与大气原子冲撞是极光产生的真正原因

中国空间科学研究院曹晋滨博士应邀担任欧空局CLUSTER计划的合作科学家。在这个探测主要磁层的空间计划里，有同轨的四颗卫星搜集数据。曹晋滨想，原来单点卫星在空间只是一个单点，如果利用多点卫星观测，有望了解更多关于极光的信息。

经过深入的研究，曹晋滨的研究组得到了令人信服的数据：95%的磁层亚暴发射高速粒子流时，南北纬65度到70度的椭圆形带区域都出现了极光现象。可以确定，这些高速粒子流与大气原子冲撞才是极光产生的真正原因。

据曹晋滨介绍，所谓“磁层亚暴”是地球磁层中巨大能量贮存和突然释放的瞬变活动，大约每天发生3—4次。亚暴每次释放的能量大约相当于一次中等地震的能量，除了在地球极区空间环境的剧烈变化，还在地球电离层激发强烈扰动，影响GPS导航信号的接收，以及卫星和地球之间的通信联络。所以，这一研究成果不仅说明了极光的成因，对于空间天气研究和预报也有重大意义，并对保障飞行器和宇航员的安全，卫星的安全使用等将发挥重要作用。