神奇的极光

神奇的极光

古时，亚里士多德写道：“有时在晴朗的夜里，我们在天空中会看到种种景象：峡谷……地沟……血红的颜色……”这位希腊哲人接着提出理论，认为是空气在变成流火，其实他所要解开的那个谜，就是壮观的北极光。

北极光有时连远在南方的新加坡都能看到。南极也有同样耀眼的光，那是北极光的孪生兄弟，叫做南极光。在极地的夜晚，极光几乎经常寂静地闪耀，只有偶尔加强，才能在有人居住的地区看到。这种强烈的极地光暴像彩色缤纷的回卷光带，有时还会发出怪异瘆人的嘶嘶声和噼啪声，通常在太阳表面有大耀斑爆发后一日之内发生。耀斑则多半在太阳黑子特别活跃的时期出现。太阳黑子的活动似乎每11年一个周期。科学家现在相信，极光的形成很像电视屏幕上图像的形成，要电视显出图像，需用电磁把电子束聚焦在荧光屏上，地球磁场的作用相同，把来自太阳的电子和其他粒子，聚焦在地球磁极上方的天空“屏幕”上。在南北两极，地球的磁场形如漏斗，尖端垂向地球。太阳粒子在两极上方的磁力漏斗旋转降向地球时，会撞及并激发高层大气的原子，受激原子就发出闪耀而怪异的极光。目前已知氮原子会发出紫光、蓝光或红光；氧原子会发出红光和绿光；太阳质子本身则会发出微弱的黄光和红光。不寻常的极地光暴为什么总是在耀斑爆发后发生呢？因为耀斑会放出高速的粒子浓云，使太阳风的强度增加。

流星雨与尘暴之谜

即使天空既无云翳，又无烟雾，我们周围的空气也不是像表面看来那样明净。空气里充满了看不见的固体物质和半固体物质：病毒、细菌、孢子、花粉、烟和尘的微粒等等，这些东西对地球上的生物都有极大的影响。你猜得到这是天外来客撞击地球时留下的伤口吗？在体积、化学成分和生物构造上，这些空气中的颗粒都不大相同。有些被风刮起的碎物，体积之大，打到脸上，会觉得隐隐作痛，不过这种大颗粒走不了多远就掉到地上。较细的颗粒可能乘风飘荡很远，等风稍停后才降落地面，更小的微粒说不定会无限期地悬浮在空中。那些最细小的微粒，被移动着的空气分子推来挤去，随着最轻微的气流到处飘浮，只有雨雪才能把它们从空中冲下来。

这些最小的微粒小得很，科学家用微米（约两万五千分之一英寸）来计箅它们的体积。其中的花粉微粒，直径有时还不到二十五微米；细菌长度从两微米到三十微米不等；个别的病毒微粒，大小只等于一微米的极小部分；至于炭烟的微粒，可能小得只有二百分之一微米。

每一立方英寸空气里面往往就有一百多万这样密集的微粒。人在正常的活动情况之下，每天大约吸入四十五万立方英寸空气，那么我们每人每天吸入的异物，就得用天文数字来计算了。超过五微米的微粒，通常可以在鼻孔里滤除。鼻孔漏过的较大微粒，进入肺部以前，也给呼吸道里细如毛发的隆凸阻住，扫还口部吐出来。那些进入肺部的最纤细的微粒，虽然有些已经沉积在肺部微小的气囊里，但大部分又随着呼吸呼出。气囊里的微粒可能溶解，然后通过肺壁进入血液中。假如物质有毒，进入血液时就会引起有害的反应。留在肺里的纤细微粒则可能使组织受到永久性的损伤，例如矿工得的“黑矽肺”病，是由于吸入不能溶解的矽尘过多而引起的矽土沉着病。

假定时间充足又无风，除最纤细的尘埃外，空中飘浮的微粒总会因本身有重量而自行坠落地上，坠落的速度与微粒的大小和密度差不多成正比。例如，1912年阿拉斯加卡提迈火山爆发，曾把巨量微细的火山灰吹人空中，这次火山爆发中，较细的灰尘都曾到达上空平流层，在清洗较低气层的雨、雪、风暴的上面绕着地球扩散。这些火山灰尘需经许多年，才在大气里绝迹。因为两微米大小的尘埃在大气层中约需四年时间才能下降十七英里，所以若说微粒在空中逗留不去，就一点也不奇怪了。

尘暴也能吹起大量灰尘在空中飘浮。撒哈拉沙漠的尘沙坠落欧洲的事，并不罕见。1901年3月，估计共有两百万吨撒哈拉沙漠的尘沙落在北非和欧洲大陆。两年后的二月，落在英国的尘沙，估计有一千万吨之多。有许多次，撒哈拉沙漠的沙土，随着“泥雨”和“红雪”，落在西南欧大部地区。1930年，北美大旱期间，一次就有一千万吨沙土从大陆心脏地带卷入高空。有时大风会把沙土刮到一千八百英里以外，遮天蔽日，把东部大西洋沿岸地区的白昼弄得天昏地暗。

地球上的水也能使空气中增加微粒。大风打碎海浪、平静海面受雨打或者水面气泡破裂时，进入空中的微小水滴很快就蒸发掉，把小小的海盐结晶留在空中，让大风吹到世界各地去。飘浮在空中的海盐结晶，直径通常还不到一微米，且质量极小，要有一千万亿颗，才够一磅重。这些盐粒在天气变化上却有特别作用，因为盐粒是吸湿的，即有从空气中吸收水分的非凡本领。在厨房中的盐瓶里，这个特点令人讨厌，然而在大气里，却能给庄稼、河流与瀑布带来雨水。什么道理呢？因为雨点会在这些微粒周围形成，起的是凝结核作用。一般而言，云雾的每个微滴，中心部分都包着微粒。作为凝结核，小小的海盐结晶比空气中的其他微粒好。烟和尘的微粒也可做凝结核。

其实，流星雨的灰尘，有时也可以影响世界雨量。据观察所得，北半球和南半球降雨最多的时期大致相同。这种现象在气候学上还无法解释，不过流星可能给我们提供一个似乎合理的解释。地球遇到流星群时，每颗向地球大气层外围进袭的流星，由于摩擦生热都燃烧化气。因此而产生的碎屑，都是细微的烟尘或粉末。这些“流星尘”随后飘到大气低层云系，在那里很容易就做了凝结核，形成冰晶或雨点。观察所得的事实证实了这种说法。地球在太空遇到流星群后约一个月，世界上的降雨量就会增加。在那一个月时间里，流星尘进入大气低层。大流星偶尔会留下一条看得见的灰尘。这些余迹多半会迅速消失，不过有几次有人亲眼看见一条灰尘逗留了约一个小时之久。有一个极罕见的例子，1908年一颗大流星在西伯利亚上空破裂后，灰尘环绕地球走了一圈才消散。

产生空中异物的事物之中，比较壮观的是森林大火。这种火灾形成的上升气流，力量非常强大，所以烟和尘升得很高，同时由于烟尘的颗粒小，高空的风把烟尘吹到广大地区的上空。1950年秋季，加拿大阿尔伯达省的森林大火，烟尘随盛行风向东飘过北美上空，越过北大西洋到达英国，最后到达欧洲大陆。这股浓烟的光散射作用，使苏格兰和北欧各国的人看到靛青的太阳和蓝色的月亮。

空中异物最大的来源之一，就是风媒传粉的植物。可惜，花粉也给千百万人带来严重问题。对花粉过敏的人，吸了花粉就会起反应，刺激眼睛和呼吸器官的敏感组织。反应的强烈与否，要看空中花粉多寡和吸入花粉的时间长短而定。与花粉紧密相关的是孢子，孢子是真菌的繁殖体。真菌中有霉菌、锈菌、酵母菌、马勃、植物霉病、蕈菌等。这些微小的繁殖体在空中到处飘浮，甚至连海洋上空也有。孢子虽然在外形上与花粉相似，但不是传粉的媒介。更确切地说，孢子与种子类似，因为落在什么地方都能长出新的生物体。在地球各地高达十四英里的上空也发现过真菌的孢子。

大多数真菌靠风力散播孢子。一种霉菌把一个小球射入空中，裂开后就像在空中燃放的烟花那样把孢子散出去；另一种真菌像机枪那样把孢子连续发射；还有一些真菌像发射排炮般把数以百万计的孢子散放出去，看似一股股浓烟。孢子到了空中，哪怕是极其轻微的气流，也很容易把它们带走。只要一个杆锈菌落到小麦梗上，在七天到十天之内就能繁殖十万多个孢子。玉米黑穗病菌甚至还要多产，它也是植物界中繁殖力最强的真菌之一。在短短的两个星期以内，一个孢子就能繁殖出二千四百亿个新孢子。

从五月到九月，有许多真菌散发孢子。这个时候，空中的孢子实在数不胜数。在植物疫疠流行之年，整个打麦期间，小麦和燕麦锈菌的孢子像一团团烟雾，以每天每平方英尺近百万个的速度不断增加。一年四季总有不同的孢子留在空中。若是没有把果冻盖好，不多久就会发霉，那是来自空中的真菌孢子作怪。不新鲜的面包上面和皮鞋面长的那层霉，也是从空中飘来的孢子衍生而成。

由于风能把孢子带到很远的地方，要控制由孢子传染的植物病害真是难上加难。譬如说，澳洲谷物受到病害的时候，不久之后新西兰的谷物也会受到感染，感染谷物的孢子显然是从千英里以外越过塔斯曼海乘风而来的；为害加拿大小麦收成的孢子，可能来自几千英里以外的美国或墨西哥北部。

山脉有阻挡风势的作用，这就大大地减少了孢子和花粉的传播。植物遗传学家就利用花粉难以超越大山的特点，设法保持纯种的花丼。由此可知，加州肥沃的山谷能培植大量用以销售的花种，与其说是加州的气候好，倒不如说是因为有高山阻隔。同样，被髙山隔开的稻田，孢子不易交换传播，真菌疾病传染的机会也就少得多了。

从前有人教导学医的人，说传染疾病的微生物在空气中很快落下来然后死亡。现在我们知道，譬如说因为打喷嚏而喷出来的微滴，几乎马上就会蒸发，但里面的微生物不是很快落下，而是留在空中飘浮。人类吸入的微生物，只有很小一部分引起疾病。而大多数细菌还能为人类服务。例如有些细菌能把大气中的氮转化为有用的植物养分。不过病原菌或致病的微生物，可能是伺机来侵的敌人。

大部分微生物行分裂繁殖，即是说由一个细胞分裂成两个细胞。每个新细胞成长后再一分为二。如果环境理想，繁殖得很快。幸而空气中不是微生物生长繁殖的处所。除非空气中有足够的湿气，否则许多微生物会因干燥而死。低温使它们的活动大为减少，气温上升则能使它们迅速消灭。大部分微生物碰到太阳的紫外线辐射，不久就会死亡。然而尽管有这么多危险，许多微生物在空气中还能活下去。

有些最微小的飘浮粒是介乎生物与无生命化学物质之间的病毒。病毒的直径，由约十分之三微米到百分之一微米不等。经髙度放大后，不同的菌株有的像毛球，有的像扦棒，也有的像一条一条的线。使人和动物患病的病毒，多半略呈球形，使植物生病的则一般都是细长形状。病毒是许多疾病的病因，只举少数几个常见的例子，伤风、流行性感冒、天花、脊髓灰质炎和风疹都是病毒传染的。