极光:弥漫在北极上空抚慰人心的精神力量

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发布日期:2017年04月07日 所属分类:新知

在北极地区,每年9月到次年3月为观察极光的最好时机,而地球每11年就会遇到一次极光大爆发。2017年是此次北极光大爆发的最后一年,而下次北极光的大爆发可能发生在2024年到2026年之间。

美国最具代表性的自然文学作家之一巴里·洛佩兹曾在北极深入考察五年,用百科全书的方式记录了北极的历史与现状。本文选自其著作《北极梦》中关于北极光的内容。

北极光犹如浅色的薄纱帘子在北极天空飘动,它之所以迷人,部分是因为其羞怯特质。“如果没有敬畏之心,就不可能观赏到如此美丽的景象,”英国南极探险家罗伯特•斯科特写道,“然而激发这种感情的因素,不是北极光的光辉,而是其光线和颜色的雅致,其透明性,尤其是其形态的飘忽不定和短暂性。北极光并不像人们经常描绘那样,具有耀眼的闪亮光彩,其魅力在于能使人们通过联想到纯粹是精神上的一些东西而驰骋想象......”

极光:弥漫在北极上空抚慰人心的精神力量

近年来北极光爆发强度的变化规律。

在探险文学中,很难发现不同的人对相同的自然景象会有完全一致的反应。但涉及极光景象时,几乎每一个人描绘的感受都有共性:首先,都感到言不尽意;第二,都感到有一种能抚慰人心的精神力量在弥漫。看到北极光,爱斯基摩人联想到的通常是地球上生命的前生和来世——或是未出生胎儿在玩游戏,或是死者拿着火炬帮助活人在冬季狩猎。在北半球比较靠南的地区,偶尔可以看到极光,其含义却有很大不同;这主要是因为,在遥远的南部,极光的主色调是深红色。

极光:弥漫在北极上空抚慰人心的精神力量

冰岛的极光。

在中世纪,幻影似的极光对欧洲人来说意味着战火和浩劫。维京人认为,极光显示着火神在空中锻造器具。19、20 世纪之交的阿拉斯加矿工的科学意识比较明显,却比较缺乏诗情,他们认为,极光或是闪电的气化形态,或是从镭矿放射出的光线。

我第一次看到北极光是在西雅图飞往安克雷奇的飞机上,在兰格尔山脉上空看到的。那是个晴朗的夜晚,起初,我还以为是一片被月亮照亮的长长的地形云,就是我们在山的上空经常看到的那种独自悬挂的云。然后我看见它在移动。那淡淡的光线犹如长长的旗帜,在雪白的山脉上空横向展开,我完全着迷了,直到看不见为止才收回视线。那北极光的运动仿佛是太极拳练习者的运动姿势——优雅,精力内敛,肢体向外舒展。

极光:弥漫在北极上空抚慰人心的精神力量

极光

极光下边界距地球很少小于100英里。然而,肉眼观看会觉得,那薄薄的光墙有时好像接触到了地球,原因是,人们对于空间中大小无法判断的物体会产生深度知觉。由于极光充斥的范围巨大,运动不断,对它的精确描述变得更为复杂。光墙通常有数百英里长,150多英里高;随着极光活动强度的增加,光“幕”开始沿水平方向摆动,向中间折叠成巨大的S型曲线,然后再展开。

观看极光的视角和极光的规模会产生其他一些特殊效果。在处于极光下面的人看来(光墙的顶端向南倾斜),极光可能会像大量光线向一个顶点汇聚。从侧面看(直接从其下界面的边缘看),极光就像发光的烟雾从地面升起。从远处看,极光可能会像一幅几乎没有重量的巨大丝绸帷幕,垂直地挂在夜空中,并不断飘动。

北极光出现在一个叫作极光椭圆区的狭窄长廊,该椭圆区以北磁极为中心。极光是由地球电离层的放电过程造成的,这一过程释放的部分能量是可见光,因而我们才得以看到极光。它最常见的灰白色、白绿色和粉玫瑰色是由氧原子发出的光线。极光活动频繁时,氮分子会发出深红色光,这种光通常在极光幕的下界面边缘才能看到。

假想你从太阳那儿向地球眺望,地球表面左边是黎明时黑夜与白昼的交界线,正对面是正午的亮光,右边是白昼与黑夜的界线。太阳可散射出电离粒子或带电粒子流,这就是太阳风。这些粒子主要是氦粒子和氢粒子;它们经过地球时,就像一块岩石扔进溪流中一样;它们使地球面向太阳的半球(昼半球)的磁场(磁层)变平,使地球背离太阳的半球(夜半球)的磁场膨胀。太阳风漫过地球时,从左至右释放出电流。承载这一电流的带电太阳粒子阻力最小的路径,是沿着地球磁场的磁力线,这些磁力线在两极地区向下弯曲,直抵地表(其形状就像苹果果柄所在的凹面)。从左边,亦即从电流的正极释放出的粒子在两极地区下沉,形成极光。这些粒子随后上升并流向右边的负极时,会变成截然不同的、看不见的粒子流,这 样就又恢复到太阳风状态。

极光:弥漫在北极上空抚慰人心的精神力量

阿拉斯加的极光。

粒子流在极地沿着磁层漏斗状的表面向东运动时,会在氧原子和氮分子中激发电子,这些原子和分子在恢复稳定状态时,会释放能量,即释放出X射线、红外线、紫外线、无线电波和可见光。

我们看到的在东西方向上弯曲的静止光墙,是最稳定的一种极光。太阳释放粒子流的强度越大,粒子流渗人地球电离层就越深,光墙就会越高。太阳风形成的电场强度的变化,以及太阳风自身磁场强度的变化,会使光墙形成一系列纵向波纹和皱褶,与东西方向的墙面成直角,或使光墙向不同方向涌动,或使光墙裂成数片。太阳磁暴导致电场和磁场发生变化,这两种变化分别引起极光的颜色变化和运动变化。每隔11年就会出现一次大型磁暴,这一现象与太阳黑子附近和日冕洞的太阳耀斑有关。次磁暴则更为普遍,它会引发一连串的极光显现过程。身处北极的观赏者认为,这一过程是北极冬夜里的典型景象。首先,突如其来的亮光变成透明的极光光幕。接着,精美的波纹(光线)凸显出来。东西延伸的光幕出现横向运动,并开始形成深深的皱褶。然后,整个光幕会一直向北移动。黎明时分,光幕裂成云片似的分散发光物。

这个过程产生的能量极为惊人,一般有100万安培电流的1兆瓦电量。最剧烈的太阳风暴会影响罗盘辨别方向,严重破坏无线电通讯及某些导航系统,并在跨阿拉斯加输油管道那样的长导体中产生感应电流。

极光:弥漫在北极上空抚慰人心的精神力量

瑞典的极光。

许多人声称,极光会发声,听起来像模糊的嗖嗖声,或如塞缪尔·赫恩写的那样,是“口哨声或噼啪声,就像大旗在大风中飘扬的声音”。一些爱斯基摩人说,“这些光”对轻柔的口哨声会有回应,并渐趋接近。极光容易使人产生敬畏感和轻柔感;然而,它们产生的最不寻常的效果,似乎是让观赏者能从感情上超越自我,因为它们用如此美丽的方式使大片天空增添了第三个维度,使人们不可能产生自怜心态。

我还记得从普拉徳霍湾飞往菲尔班克斯的那个冬日夜晚。天空晴朗,北极光极强。月亮挂在南天,大地上白雪皑皑,地面起伏形成的阴影格外醒目。即使是白雪覆盖的苔原与白雪覆盖的寒冰之间的模糊界线也变得清晰可见。北极光光幕顺着我的视线向西延伸,直至温赖特村和楚科奇海。它处于初期阶段,光线是半透明的,并保持平静状态,犹如一条长长的灰白色鬼火。我能看到布鲁克斯岭的边缘,以及北坡下边的平原。我回想起曾经在山间宿营、在苔原上游历的日子,还有那段在普拉徳霍湾以西海岸露营的时光。我能清晰地看到这些地方,但正是高悬在地球上空的北极光,才使原本只能是地图一般的模糊现象变成了实实在在的风景,使记忆中的景象变成了现实中近在眼前、切实可感的真景。(澎湃新闻)

极光:弥漫在北极上空抚慰人心的精神力量

《北极梦:对遥远北方的想象与渴望》,[美]巴里·洛佩兹/著,张建国/译,广西师范大学出版社,2017年4月

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