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什么是北極光？何時(shí)何地可以看到呢？多久可以看到一次北極光？

北極光生動(dòng)地展示了地球磁場與太陽帶電粒子的相互作用。它非常美麗，值得慕名而來的人們?cè)诒本暎ɑ蚰暇暎└呔暥鹊貐^(qū)度過寒冷的夜晚。

那么，究竟什么是極光呢？

極光是屬于一種天文現(xiàn)象，是偶爾在夜空中可見的彩色光。我們看到的極光可能會(huì)持續(xù)驚人的三小時(shí)，也可能是令人失望的三分鐘。它們可能是綠色的，紫色的，紅色的和金色的，或者僅僅是松樹的陰影。北極光沒有規(guī)律可循，他們來去隨心。

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挪威的極光 圖片來源：斯騰格·伊格·里蘭

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如此美麗的極光，似乎是受到了神的祝福。能夠在地球上看到這樣的景色，真的是不可多得的經(jīng)歷。當(dāng)極光出現(xiàn)時(shí)，夜空都似乎變得活躍起來，就像在和你交流一樣。

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北極光的成因

我們從地面看到的北極光是由太陽帶電粒子以極高的速度進(jìn)入地球上層大氣造成的。極光以地球磁極為中心，在其周圍大致呈圓形的區(qū)域可見。由于磁極和地極不一樣，有時(shí)北極光在比預(yù)期更南的地方可見，也有時(shí)會(huì)在更北的地方可見。

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地球產(chǎn)生的不可見磁場線的示意圖，以二極磁場表示。圖片來源：美國宇航局

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極光起源于太陽表面的太陽活動(dòng)噴出的氣體云?？茖W(xué)家稱之為日冕物質(zhì)拋射（CME）。如果其中一個(gè)物質(zhì)到達(dá)地球，需要2到3天的時(shí)間，之后會(huì)與地球磁場發(fā)生碰撞。這個(gè)磁場是看不見的，如果你能看到它的形狀，那么地球看起來就像一顆有著長長的磁場“尾巴”的彗星，在地球后面沿著太陽相反的方向延伸了一百萬英里。

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地球磁層和極光的圖解

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當(dāng)日冕物質(zhì)拋射與磁場碰撞時(shí)，磁場尾部區(qū)域會(huì)發(fā)生復(fù)雜的變化。這些變化會(huì)產(chǎn)生帶電粒子的電流，然后沿著磁力線流向兩極區(qū)域。這些粒子在地球上層大氣中的能量增加，當(dāng)它們與氧和氮原子碰撞時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生耀眼的極光。

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2018年挪威的北極光 圖片來源：托拜厄斯·喬克里

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極光是美麗的，但同時(shí)發(fā)生的不可見的粒子流和磁力會(huì)破壞我們的電網(wǎng)和太空衛(wèi)星。這就是為什么科學(xué)家如此熱衷于了解極光和太陽風(fēng)暴的物理原理，這樣我們就可以預(yù)測我們的技術(shù)何時(shí)會(huì)受到影響。

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觀賞北極光的最佳地點(diǎn)

在北半球，極光區(qū)分布在西伯利亞北部海岸、斯堪的納維亞半島、冰島、格陵蘭島南端、加拿大北部和阿拉斯加。極光在該區(qū)域的南部可見，但你離極光區(qū)越遠(yuǎn)，極光出現(xiàn)的可能性就越小。

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極光區(qū)示意模型

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南半球的極光區(qū)主要位于南極洲或南大洋上空。要想看到南極光，你必須去塔斯馬尼亞島，偶爾在阿根廷南部或?？颂m群島也能看到，但那是很罕見的。

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觀賞北極光的最佳時(shí)間

為了看到極光，你需要靠近或在橢圓形的極光圈的內(nèi)部。北極光與其他天氣模式相似，因?yàn)樗鼈兌伎梢员活A(yù)測，并且需要特定的條件才能發(fā)生。這種情況在黑夜、黎明和黃昏之間的任何時(shí)候都可能發(fā)生，在夏季最不常見。它們?nèi)甓加锌赡艹霈F(xiàn)，但在9月到4月之間最容易看到。

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格陵蘭島的北極光 圖片來源：格陵蘭島的旅客

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北極光的拍攝

單反就可以拍攝北極光，ISO在3200左右最合適。建議你準(zhǔn)備一些存儲(chǔ)卡，這樣你就可以隨意拍攝，而不必?fù)?dān)心空間不夠。

對(duì)極光的拍攝重要的是快門，光圈f/2.8是最小值，光圈f/1.4是平均值。廣角變焦是完美的，魚眼鏡頭也非常合適。

在不接觸相機(jī)的情況下進(jìn)行多次曝光時(shí)，遙控器也很有用。這不僅保證了在慢快門速度下拍攝的清晰度，也讓你可以自由地觀看在天空中展開的壯觀景象。

你需要保持你的相機(jī)超級(jí)穩(wěn)定，以避免長時(shí)間曝光下不必要的運(yùn)動(dòng)模糊，所以你的相機(jī)需要一個(gè)堅(jiān)固的三腳架和一個(gè)平坦穩(wěn)定的地面。

將你的相機(jī)鏡頭設(shè)置為最寬光圈，感光度設(shè)置為800左右。在手動(dòng)模式下，將快門速度設(shè)置為5秒。

為了避免拍出令人失望的照片，請(qǐng)確保在拍攝前你的鏡頭正確聚焦。將其設(shè)置為無窮大，試拍一次，然后將液晶顯示屏上的圖像放大，檢查星星的清晰度。為避免意外移動(dòng)，用膠帶把焦點(diǎn)圈固定好，也不失為一個(gè)好方法。

反復(fù)檢查你的圖像的清晰度。圖像很容易失焦，曝光也都會(huì)被破壞。

根據(jù)你相機(jī)的性能，為了圖像降噪，我建議靈敏度從800開始，并把鏡頭開大。在光圈優(yōu)先模式下測試拍攝，然后在液晶顯示屏上查看圖像。幾乎看不見極光的暗圖像是曝光不足，所以你需要+1或+2停止曝光補(bǔ)償。一旦你有了基本的曝光設(shè)置，你就可以通過添加一些前景對(duì)象來讓照片更有趣。月光下的夜晚可以提供足夠的光線，或者你可以用手電筒的光“描繪”你的主題。

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導(dǎo)致北極光不同顏色的原因

當(dāng)電離層中的不同離子被太陽風(fēng)激發(fā)時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生不同的顏色。

北極光中最常見的顏色是綠色。當(dāng)太陽風(fēng)同時(shí)激發(fā)地球大氣中的數(shù)百萬個(gè)氧原子時(shí)，它會(huì)短暫地激發(fā)氧原子。然后它們會(huì)回到原來的狀態(tài)，發(fā)出我們從地面上可以看到的綠色。

我們有時(shí)看到的紅光也是由氧原子引起的。這些粒子在大氣中較高的位置，受到較低能量的紅光發(fā)射。紅色總是存在的，但是我們的眼睛對(duì)紅光的敏感度是對(duì)綠光的五倍，所以我們不能總是看到它。

在極少數(shù)情況下，太陽風(fēng)的強(qiáng)度足以激發(fā)氮離子。這些氮離子發(fā)出紫色。這是一種非常罕見的顏色，通常只發(fā)生在特別活躍的情況下。

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神話中的北極光

許多民族都有關(guān)于極光的傳說。在羅馬神話中，奧羅拉是黎明女神。在中世紀(jì)，極光的出現(xiàn)被視為戰(zhàn)爭或饑荒的預(yù)兆。

蘇格蘭人、愛爾蘭人、英格蘭人和法國人都認(rèn)為極光是沖突來臨的預(yù)兆，而斯堪的納維亞人則把它與多多捕魚、無痛分娩和溫暖聯(lián)系在一起。

有趣的是，古斯堪的納維亞語和冰島語文獻(xiàn)中很少提到極光。維京人認(rèn)為這種現(xiàn)象可能是圍繞著世界邊緣的來自北方冰層的火焰，或者是太陽在地球另一邊運(yùn)行時(shí)的反射。在中世紀(jì)，這三種觀點(diǎn)都被認(rèn)為是合理的、非超自然的解釋。

新西蘭的毛利人與歐洲北部和北美的許多人都有一個(gè)共同的信念，那就是極光是火把或營火的折射。

作者：Tim Trott

FY：董美慧

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