在南北两极附近地区的夜晚，抬头望去，偶尔可以看到几条绚丽的光带横跨天空，在黑暗的夜空散发出灿烂的光辉，这种壮丽的景象就是极光。
极光是一种神秘的天象，是人们能看到的最美丽、最不可思议的自然现象。它产生的原因已经困扰了人们数千年，因此也披上了神秘色彩。
人们所知最早的极光记录于公元前2600年，那是有关黄帝母亲的故事。
上图：冰岛瓦茨内斯韦古尔的 Hvitserkur 岩上的北极光
相传公元前两千多年的一天，随着夕阳西沉，夜色笼罩大地，一个名叫附宝的年轻女子独自坐在旷野上。
静谧的夜空无边无际，安详而又神秘，深深的吸引着少女的目光。
天幕上，群星闪耀，似众神俯视地面。霎时间，在北斗七星中，飘洒出一缕绚丽的光带，如烟似雾，摇曳不定，最后化成光环，萦绕在北斗星的周围。
宛如皓月悬空，向大地泻下一片淡银色的光华，映亮了整个原野。附宝也因见此情景感孕而生子。
在我国古书《河图稽命征》中将这一幕描述为：“附宝见大电光绕北斗权星，照耀郊野，感而孕二十五月，而生黄帝轩辕于青邱。”
上图：烛龙下凡
在先秦古书《山海经》中也有提到，说北方有个神仙，在夜空中闪闪发光，形貌如一条红色的蛇：“人面蛇身而赤，直目正乘，其瞑乃晦，其视乃明。不食不寝不息，风雨是竭。是烛九阴，是谓烛龙。”
上图：极光女神
而“极光”这一名称却来源于罗马神话中的织架女神“奥罗拉”（Aurora）， 她掌管极光，代表旭日东升前的黎明。
那么，如此美丽迷人的光辉是如何发出的呢？
从前，爱斯基摩人以为那是鬼神引导死者灵魂上天堂的火炬。
13世纪时，人们则认为那是格陵兰冰原反射的光。到了17世纪，人们才称它为极光。
现在，物理学家通过实验，找到了极光是如何产生的确切证据。
上图：出现在冰岛的柯丘山上空的北极光
但其实早在1946年，科学家就有了一个合理的解释。当时，俄罗斯物理学家列夫·兰道（Lev Landau）提出了电子“冲入”波电场的理论，他称之为朗道阻尼。
首先，太阳上的爆发释放出一条以大约每小时 4500 万英里的速度运动的带电粒子流。
这些粒子与地球的磁层相互作用，来到地球周围受磁场控制的区域。
由于磁场会向地球表面的方向发射被称为阿尔文波的强大电磁波，因此电子便搭上了这些波的便车。
这群电子在阿尔文波的电场下经历了‘共振加速’的过程，就像是冲浪手踩着波浪并随着波浪移动而不断加速一样。
电子沿着地球的磁场线冲入高层大气中，在那里与氧分子和氮分子发生碰撞，并将它们撞成激发态的粒子，从而产生多彩的极光。
上图：电子（黄点）在沿着地球磁场（蓝线）移动到地球高纬度地区的阿尔文波上冲浪
只不过以上对于极光的猜想，直到美国国家航空航天局“瑟宓斯卫星任务”升空才找到了一些证据。
根据传回的数据，经常发现阿尔文波在极光上方向地球传播，怀疑可能是沿途加速了电子。
但航天器测量固有的局限性阻碍了确定性测试，始终没有卫星直接观察到这种情况发生。
然而，最近，科学家们成功地模拟了真空室内产生极光的条件。
上图：基础等离子体科学设施的大型等离子体设备图1
6 月 7 日于《自然通讯》发表的研究显示，物理学家利用了加州大学洛杉矶分校，基础等离子体科学设施的大型等离子体设备（LPD）。
上图：基础等离子体科学设施的大型等离子体设备图2
这是一个近66英尺长的真空室，能利用其强大的磁场线圈重现地球磁场，产生类似于地球附近空间中存在的等离子体，来配合阿尔文波。
在将阿尔文波发射到室内后，研究人员必须从一群电子中，找到一小部分移动速度与波的移动速度大致相同的特殊电子（不到千分之一），难度不亚于从干草堆中翻找丢进去的一根针。
这类特殊电子的存在将能证明电子在乘着波前进。
上图：阿尔文波加速的电子的渲染图
他们的测量结果证明，电子确实可以在阿尔文波上冲浪，并被加速到每小时4500万英里，满足制造极光的条件。
极光虽美，却也意味着危险。
极光是来自太阳的带电粒子造就的奇景，虽然绚丽夺目，但也只是太阳风暴的副产品。而越是绚烂的极光，往往对应着更强烈的地磁暴。
这会导致长距离输电线路中产生强力电流，使整个电网范围内的变压器同时故障，严重干扰电力传输，从而导致某些地区暂时停电。
跟随1989年出现在加拿大魁北克上空的强极光而来的地磁暴，使魁北克全省的供电系统瘫痪，600万加拿大人长达9小时无电可用。
并且大量带电粒子轰击地球大气，会影响电离层反射短波无线电的能力，使短波通讯受到干扰或中断。
另外，带电粒子的轰击加热了地球高层大气，使得大气膨胀，增加了卫星的空气阻力，使卫星的高度下降，缩短了卫星的寿命。
上图：国际空间站上拍到的犹如长蛇状的北极光弧
了解极光，对于了解地球外层空间结构、掌握空间天气、减少太阳风暴对地球的影响以及保障飞行器在外层空间的安全等，都有着重要的意义。
但完全没有必要担心极光会伤害身体，毕竟极光是被太阳风暴中带电粒子电离的大气分子发出的。能到达地球表面的带电粒子还是太少了，所以不会对人体造成很大威胁。
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