背景资料：南极的极光

　　什么是极光？

　　极光有时被称为北极光或南极光，其实他们本质上是一回事，只不过在北极出现的极光被称为北极光，在南极出现的极光被称为南极光。我国的黑龙江省和新疆维吾尔自治区都曾经出现过极光，只是非常难得一见，甚至比海市蜃楼还不容易看到，但在南北极的高纬度地区，极光出现则是司空见惯的事。极光是天空中一种奇特的自然光，是人们能用肉眼看得

见的唯一的超高层大气物理现象。在南、北极的高空，大多位于100公里以上，在漫长的极夜或极昼时，常会出现鲜艳的极光。

　　用来形容极光的词很多，但无论用哪一个都难以表达出极光的神奇和美妙。极光是令人神往的自然奇观，是南极和北极最为瑰丽的景色。在南极的漫漫长夜，有时几乎整个天空都是一幅南极光的美妙景象，极光时而像高耸在头顶上的美丽的圆柱，突然变成一幅拉开的帐幕，以后，又迅速卷成螺旋的条带；有时，极光就想传说中天女手中慢舞的长长的彩色飘带，有时变化迅猛，形状转瞬即逝，有时又象天边一缕淡淡的烟霭，久久不动；有时似漫天光箭从天而降，几乎举手可触，有时又象原子弹爆炸后的蘑菇云腾空而起，令人望而生畏。当然，这一切都发生在距离地面100千米以上的大气层里。这在南极的种种景象中，再没有比这更壮丽的了。”

　　五彩缤纷、变幻莫测的极光给在南极洲越冬的科学家们带来了无穷的乐趣，也减低了漫长冬季给人们心理上带来的压抑。极光的亮度有强有弱，强极光的亮度可以把考察站建筑物的轮廓照亮，甚至照出物体影子。

　　极光是怎么形成的？

　　极光的形成如同日常所见到的氖气灯管一样，灯管中稀薄的气体受到带电粒子的强烈碰撞因而发光，而极光就是高空大气中的一种发光过程。具体地说，极光是太阳放射出大量的质子和电子等带电微粒，这些微粒以高速度射进地球外围的高空大气层里，同大气层中的稀薄气体中的原子和分子进行剧烈地碰撞，而激发出来的光。极光出现的高度一般在离地面100千米到500千米的高空，实际上在那里的空气是十分稀薄的，只有人造卫星可以在这一高度经过。

　　那么，为什么极光只在地球的南、北极地区频繁出现呢?人们知道，地球本身就像一个巨大的吸铁石，它两端的磁极，也就是地球磁场的磁南极、磁北极分别在南、北极地区。当太阳放射出来的大量带电微粒射向地球时，受到地球南、北磁极的吸引，纷纷向南、北极地区涌入，所以，极光就集中出现于南、北极地区。

　　极光的形态是怎样划分的？

　　极光的形状千姿百态，运动的状态也是干变万化、多种多样。科学家们把极光按照形状特点分为五大类：一是底部整齐微微弯曲呈圆弧状的极光弧；二是有弯扭褶，宛如飘带状的极光带；三是如云朵一般片朵状的极光片；四是面纱一样均匀的椎幕状的极光幔；五是沿磁力线方向呈射线状的极光芒。

　　极光为什么绚丽多彩？

　　这是因为地球周围的大气中，含不同的气体分子。当从太阳来的带电微粒与不同的气体分子冲撞时，就发出不同颜色的光。如氖气受到冲击时就发出红颜色的光，氩发蓝光，氦发黄光，其他气体也是各呈其色。科学家们发现，极光的颜色还取决于带电微粒的相互碰撞的空间高度和这些带电微粒的波长。

　　极光形体的亮度变化是很大的。当太阳表面剧烈骚动时，太阳黑子增多，太阳射向地球大气层中的带电微粒就增多，这时极光不但出现频繁，而且极光的亮度也特别强。

　　为什么要研究极光？

　　在南极的许多科学考察站都有研究极光的专门仪器设备和专业研究人员，中国南极中山站也是研究极光的一个理想地点，我国科学家也与日本科学家合作进行极光研究。那么，人们为什么要研究极光呢？极光实质上是地球周围的一种巨大的放电现象。由此可知，研究极光的时空出现率，就能了解到形成极光的太阳粒子的起源，以及这些粒子从太阳上形成，经过行星际空间、磁层、电离层，以及最终消失的过程，并能了解到在此过程期间，这些粒子在一路上受到电的和磁的、物理的和化学的、静力学的和动力学的各种各样的作用力的情况。因此，极光可以作为日地关系的指示器，可以作为太阳和地磁活动的一种电视图象，去探索太阳和磁层的奥秘。

　　极光还是一种宇宙现象，在其他磁性星体上也能见到，所以，对它的研究有着十分普遍的科学意义和实际应用方面的价值。对极光等离子体的研究，能更好地理解太阳系的演变、进化，还可以研究极光作为日地物理关系链中的一环，对气候和气象的影响，以及生物效应等等。