极光

现在人们认识到，极光一方面与地球高层大气和地球磁场的大规模相互作用有关，另一方面又与太阳喷发出来的高速带电粒子流有关，这种粒子流通常称为太阳风（solar wind）。由此可见，形成极光必不可少的条件是大气、磁场和太阳风，缺一不可。具备这三个条件的太阳系其他行星，如木星、土星和水星周围也会产生极光（图4、5），这已被实验观察的事实所证明。

　地球磁场分布在地球周围，受太阳风的吹拂而被包裹着，形成一个棒槌状的腔体，它的科学名称叫做磁层（magnetosphere） 。为了更具体一点起见，我们可以把磁层看成是一个巨大无比的电视映像管，它将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束，聚焦到地磁的极区，极区大气就是映像管的萤光幕，极光就是电视荧幕上移动的图像。但是，这里的电视荧幕却不是20吋或是29 吋，而是直径为40000公里的极区高空大气。通常，地面上的观众在某个地方只能见到画面的五十分之一。在电视映像管中，电子束击中电视荧幕，因为荧幕上涂有发光物质，会发射出光，显示成图像。同样，来自空间的电子束，打入极区高空大气层时，会激发大气中的分子与原子，导致发光，人们便见到了极光的图像显示。在电视映像管中，是一对电极和一个电磁铁作用于电子束，产生并形成一种活动的图像。在极光发生时，极光的显示和运动则是由于粒子束受到磁层中电场和磁场变化的作用所造成的。

　极光不仅是个光学现象，而且是无线电现象，可以用雷达进行探测研究，它还会辐射出某些无线电波。有人还说，极光能发出各种各样的声音。极光不仅是科学研究的重要课题，它还直接影响到无线电通讯、长电缆通讯，以及长的管道和电力传送线等许多实用工程项目。极光还可以影响到气候，影响生物学过程。当然，极光也还有许许多多没有解开的谜。

形状与色彩
　长期观测统计结果显示，极光最经常出现的地方是南北地磁纬度67度附近的两个环带状区域内，分别称为南极光区和北极光区。在极光区内，差不多每天都会发生极光活动。在极光区所包围的内部区域，通常称为极盖区，在该区域内，极光出现的机会反而比纬度较低的极光区来得少。在中低纬度地区，尤其是近赤道地区，很少出现极光，但并不是说完全观测不到极光，只不过要数十年才难得遇到一次。1958年2月10日夜间的一次特大极光，在热带地区都能见到，而且显示出鲜艳的红色。这类极光往往与特大的太阳耀斑爆发和强烈的地球磁爆有关。