極光
南極極光
極光是天空中一種奇特的自然光，是人們能用肉眼看得見的唯一的超高層大氣物理現(xiàn)象。極光是令人神往的自然奇觀，是地球兩極最為瑰麗的景色。在極地的漫漫長夜，有時幾乎整個天空都是一幅極光的美妙景象，極光時而像高聳在頭頂上的美麗圓柱，突然變成一幅拉開的帳幕，然后，又迅速卷成螺旋的條帶；有時極光就像傳說中天女手中慢舞的彩色飄帶，變化迅猛，形狀轉(zhuǎn)瞬即逝；有時又像天邊一縷淡淡的煙靄，久久不動；有時似漫天光箭從天而降，幾乎舉手可觸；有時又像原子彈爆炸后的蘑菇云騰空而起，令人望而生畏。
其實，極光的形成如同日常所見到的氖氣燈管一樣，燈管中稀薄的氣體受到帶電粒子的強烈碰撞因而發(fā)光，而極光就是高空大氣中的一種發(fā)光過程。具體地說，太陽放射出大量的質(zhì)子和電子等帶電微粒，這些微粒以高速度射進地球外圍的高空大氣層里，同大氣層中稀薄氣體中的原子和分子進行劇烈地碰撞，而激發(fā)出來的光就是極光。極光一般出現(xiàn)在離地面100千米到500千米的高空，那里的空氣十分稀薄，只有人造衛(wèi)星可以在這一高度經(jīng)過。
那么，為什么極光只在地球的南、北極地區(qū)頻繁出現(xiàn)呢?我們知道，地球本身就像一個巨大的磁鐵，它兩端的磁極，也就是地球磁場的磁南極、磁北極分別在南、北極地區(qū)。當(dāng)太陽放射出來的大量帶電微粒射向地球時，受到地球南、北磁極的吸引，紛紛向南、北極地區(qū)涌入，所以，極光就集中出現(xiàn)于南、北極地區(qū)。
極光的形狀千姿百態(tài)，運動的狀態(tài)也是千變?nèi)f化、多種多樣?？茖W(xué)家們把極光按照形狀特點分為五大類：一是底部整齊微微彎曲呈圓弧狀的極光??；二是有彎扭褶，宛如飄帶狀的極光帶；三是如云朵一般片朵狀的極光片；四是面紗一樣均勻的椎幕狀的極光幔；五是沿磁力線方向呈射線狀的極光芒。
極光絢麗多彩，是因為地球周圍的大氣中，含不同的氣體分子。當(dāng)從太陽來的帶電微粒與不同的氣體分子沖撞時，就發(fā)出不同顏色的光。如氖氣受到?jīng)_擊時就發(fā)出紅顏色的光，氬發(fā)藍光，氦發(fā)黃光，其他氣體也是各呈其色。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，極光的顏色還取決于帶電微粒相互碰撞的空間高度和這些帶電微粒的波長。
極光形體的亮度變化是很大的。當(dāng)太陽表面劇烈騷動時，太陽黑子增多，太陽射向地球大氣層中的帶電微粒就增多，這時極光不但出現(xiàn)頻繁，而且亮度也特別強。
極晝和極夜
午夜太陽。2010年6月11日-12日攝于冰島格里姆塞島（多片合成）(攝影/w-007)
極晝和極夜是極圈內(nèi)特有的自然現(xiàn)象，是地球沿著傾斜地軸自轉(zhuǎn)所造成的結(jié)果。也就是說，地球自轉(zhuǎn)時地軸與垂線成一個約23.5度的傾斜角，因而地球在圍繞著太陽公轉(zhuǎn)的軌道上，有6個月的時間，南極和北極的其中一個極總是朝向太陽，另一個極總是背向太陽；如果南極朝向太陽，南極點在半年之內(nèi)全是白天，沒有黑夜；這時，北極則見不到太陽，北極點在半年之內(nèi)全是黑夜，沒有白天。到了下一個半年，則正好相反，北極朝向太陽，北極點全是白天；而南極這時則見不到太陽，南極點全是黑夜。在極圈內(nèi)的地區(qū)，根據(jù)緯度的不同，極晝和極夜的長度也不同。極夜期間，并非總是伸手不見五指，在極夜剛剛開始和就要結(jié)束的時期，雖然不能直接照射到陽光，但由于在地平線下不遠的太陽的輝光作用，天空依然很明亮，室外活動和野外作業(yè)還是可以進行的。
極地冰川
兩極是地球上最冷的地方，那里寒風(fēng)呼嘯，氣溫很低，終年冰雪覆蓋，一片銀白色的世界。但事實上南極比北極更冷，冰川也更多，因為南極地區(qū)是一塊大陸，儲藏?zé)崃康哪芰^弱，夏季獲得的熱量很快就輻射掉了，結(jié)果造成南極的年平均氣溫只有-56℃。在南極大陸周圍的海洋上，漂浮著大量的冰塊，形成了巨大的冰山。
相比之下，北極地區(qū)陸地面積小，大部分為北冰洋。由于海水的熱容量大，能吸收較多的熱量，而且熱量散發(fā)比較慢，所以那里的年平均氣溫比南極要高，在8℃左右。因此，北極的冰川比南極少，而且絕大部分積存在格陵蘭島上。
據(jù)考察，南極的冰層平均厚度為1700米，最厚處可達4000米，冰川總體積約為2800萬立方千米；北極的冰層厚度約為2～4米，冰川總體積也只有南極的十分之一。
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