描述
开 本: 32开纸 张: 纯质纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787559630049
“伦敦帝国理工学院等离子物理专业博士心血之作，足迹遍布北极光出没的地带——瑞典、挪威、冰岛、加拿大、苏格兰、斯瓦尔巴群岛。
2. 研究扎实、引人入胜的极光探索手记，科学原理与极地风光完美融于笔端，震撼景象与古老传说在旅途中交相辉映。
3. 以浅近语言解释极光成因，让人在流畅的阅读体验中不知不觉获得新知：为什么极光大多是绿色的，却偶见淡紫或蓝紫色的暗影？为什么我们有时看到直入天际的光柱，而有时却看到一缕缕丝带？为什么极光时而平静，时而张狂？是什么让极光突然鼓动变色？……
4. 32K圆脊精装，黑色草浆纸外封，烫印绿色漆片，以不同大小的波点来模拟极光的形态，绚丽别致。
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“浅绿色的光晕、优雅的弧度、帘幕般的褶皱……摄人心魄的舞动光影，是北欧神话中逝去灵魂的叹息，也是太阳与地球彼此作用而成的美妙平衡。
极光，是天文学、地质学、磁力学及核物理共同造就的自然奇迹，在人类文明中扮演着充满灵性而神秘的角色，投射了世人丰富的想象。温德里奇博士遍访瑞典、挪威，冰岛、加拿大，将神话、艺术、科学、文化融于行记之中，从民间传说到科学原理，从冰天雪地到缤纷光影。她用清晰迷人的笔触记叙了追寻极光的旅程，以及那些至今仍生活在极地、始终迷恋极光的人们。
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“自序
第一章 瑞典 ：初见奥罗拉
第二章 挪威 ：文化、灵性、异界
第三章 冰岛 ：巨石、寒冰、烈火
第四章 加拿大 ：电与磁的光影秀
第五章 加拿大 ：绚彩织锦
第六章 苏格兰 ：光之暗面
第七章 苏格兰 ：太空天气的先兆
第八章 斯瓦尔巴群岛 ：追寻奥罗拉
致谢
延伸阅读
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“引人入胜！
——《自然》
梅勒妮*的优势就是能把科学原理向非专业人解释得生动有趣。
——《文学评论》
梅勒妮对极光的热忱极具感染力。只要你也对这非凡的自然现象有一丁点儿好奇心，一定会在这部作品中找到巨大的乐趣。
——《泰晤士报文学增刊》
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“夜幕像一块天鹅绒画布，稀疏的星辰散落其上。一条条斑斓的光柱立于天地之间；镶着 绿边的红黄两色隐没于浩瀚的夜空中。底部扭成一束明亮的光带，照亮一片漆黑。这色彩慢慢地涌动，破碎，并在别处重现，直到某一刻，整个天空忽然迸发出 绚烂的色彩，犹如燃起的纸一般。这就是北极光的盛况。
这舞动的能量延展开来，似乎覆盖了整个地球；每一位舞者都按照自己的节奏在律动，却又能相互协调。缠绕、扭动，荡漾、冲击，那身影升起又落下，偶尔在划过天空时炸开，绿色天幕就洒下了粉红、 绛紫色的雨点。 好似上千人挥舞着绿色的丝带和头巾，形态大小各异，自由地冲撞、翻腾着。如雷暴般激烈，而又寂静无声；轻柔却动人心魄。
北境的夜空并非总是如此活跃。它时而壮观激烈，时而平淡静谧。有些夜晚能看到跳动的色彩；而其他夜晚只有一条模糊的光带横亘天际，辨不出任何波澜。在地球上某些地方，人们对这种自然景观早已司空见惯，平静的色彩鲜有人欣赏品评；然而，对世界上大部分人来说，极光是新奇、罕见，抑或与己无关的，这一切都取决于人们与极地地区的相对位置。
北极光是一对孪生现象之一。 奥罗拉（aurora）， 通常称作极光，分别出现于南北半球以极点为中心的环形区域里——更确切地说，位于地球的磁极四周。这个范围有时会扩张，这就使得中纬度地区的人们能够一睹极光的魔力，但是大多数时候，想看到北极光就要北上。因此，我们要向极光地带进发，去往那片北极光频繁出现的狭窄纬度带——北斯堪的纳维亚、西伯利亚、加拿大或阿拉斯加。想要追寻南极光就要进入南极大陆，除非当晚的极光活动异常激烈，那么我们可能会在新西兰南部看到彩色的氤氲，抑或更难得，在极端条件下，极光也会向赤道方向蔓延。
众所周知，极光难以捉摸，这使它更加神秘而富有魅力。作为一种自然现象，极光完全超越了人的控制。想目睹它的风采， 天时地利，缺一不可。自然条件也很重要，天空要漆黑通透。云彩会遮挡视野，而零散的光线——甚至月光 ——都会冲淡极光的色彩。能一睹盛放的极光是一种恩赐：一件造物者心血来潮、令人梦寐以求的礼物。
因为需要黑暗，极光成了一场冬日盛宴。在夏天，由于地球顶端向太阳倾斜， 出现极 光 的高纬度地区总是在阳光照射范围内。六月中旬至七月初，北极圈内无日落；每年有一半时间，在地球两极上能看到午夜太阳。即便在北极圈内向南走——来到斯堪的纳维亚南部、 苏格兰北部或者加拿大中部——夏日的夜空也 不会完全暗下来，让人看到透明飘渺的极光。
极光只在冬季出现，这让它显得更加神秘。它与严寒、大雪和冰冻合而为一，成了地表 景观的一部分。因此，在我看来，这地貌风景亦是极光的延伸。而那些当地 居民也早已与之融为一体，共同承载了延续千年的人类遗产。天空将我们与祖先相连。
作为物理学家，我日渐痴迷于极光，终有一天，我不再满足 于看到它， 而是渴望了解它。 对极光的科学原理我并不陌生——带电粒子受磁场线导引，与地球大气层相互作用即产生了极光现象。但事实远非如此简单。是什么造成了颜色的差异？为什么极光大多是绿色的， 却偶见淡紫或蓝紫色的暗影？是什么让极光显现出不同的形状和图案？为什么我们有时看到直入天际的光柱，而有时却看到一缕缕丝带？为什么极光时而平静，时而张狂？是什么让极光突然鼓动变色？为什么极光有时向南方移动？这样看来，我还有很多未解的疑惑。
除此之外，我曾拜读早期极地探险家的英勇事迹，注意到当他们面对极光时，无一不为之折服，胸中充满灵性。我意识到这些情感与北极光的古老传说何其一致。 直到20世纪， 极光才有了合理的科学解释，而我很好奇这些知识将带来怎样的影响。现代的极地探险者是 否与他们的前辈有着同样的感受？我想知道，科学能否战胜纯粹的体验。
我看了很多照片、 视频， 也听到不少故事。我觉得北极似乎在召唤我——那光与空间，那辽阔的荒野、凛冬的长夜，还有令人惊叹的北极光。 我想要站在苍穹之下，仰望天空，沉醉于它即兴编排却曼妙柔美的舞蹈之中。我想要去感受它。
我想象自己抬眼望去， 看到极光冕在我头顶迸射出耀眼的光芒。我想象到了色彩、光亮和形状。我想象这弧形的光束占据了整片天空，无穷无尽。我想象着白雪覆盖下的大地，平滑柔和，雪花一片片落在滑雪板上，落到冷杉树上，压弯了树枝。我想象着把睡袋拖出帐篷，躺在雪地上，在温暖中感叹天空的舞姿，就 像沙漠里的人惊叹于耀眼的星光。
我未曾想象过寒冷，或痛苦。
飞机 在斯德哥尔摩机场等待起飞，地面已覆盖了一层薄雪。 一簇簇小草从雪上钻出来，灰色的雪泥被铲成一堆堆，排在跑道边缘。从机舱向外望去，斯德哥尔摩失去了色彩：白色的航站楼边缘是灰的，细节是黑的；天空白茫茫一片；深色的柏油碎石跑道上的白雪，也是同样的色调。身着荧光黄夹克的人们格外亮眼， 好像一部老电影正慢慢染上了颜色。飞机升空之时，我仔细看了看下面的树和被小路分割开的一块块雪地。那不规则的白、灰和 浅棕拼凑在一起，积雪掩盖不了其原本的质地和颜色。几乎就在 一瞬间，我们冲入云层，周围的一切又都变成了白色。
此行的目的地是瑞典极圈内的基律纳（K iruna），在那里，我将第一次看到北极光——奥罗拉 • 博雷亚里斯（Aurora Borealis）。 多少年来我一直梦想看到它，而现在，我终于踏上了这段旅程。 北极这片土地，与极光一样令我心驰神往。作为等离子物理学家， 我的内心向往大山和冰雪，而学术研究方向却是以未来能源为导 向的核聚变。做科研的那段日子里，年轻人特有的乐观心态始终激励着我， 让我相信核聚变能够改变能源领域、确保能源安全， 通过缓和气候变化来保护我珍爱的地貌风景和当地 群落免受灭顶之灾。 这种科研的实用性从过去到现在一直吸引着我，但是，正是极光让我的种种热情汇聚到一起。等离子 体在漫无边际的雪原上起舞，让我沉醉。
我对极光的迷恋由来已久， 事实上这种迷恋是慢慢深入的。我读本科的时候，在牛津 郡的卢瑟福 • 阿普尔顿实验室（Rut herford Appleton Laboratory）度过了一个暑假。在那里，我参与的项目着眼于太阳和地球之间的联系，我就是在那时了解到极光 ——极地高空大气 层上演的一场摄人心魄的光舞秀，亦是这两大天体相互作用的结晶。“奥罗拉”（aurora）之名来自拉丁语的“曙光”一词， 而“博雷亚里斯”（borealis） 则来自于“波瑞阿斯 ”（boreas）， 意为北风。据说，这个名字是意大利科学家伽利 略作为隐喻而首次采用的。他把北部天 空 出现的明亮极光称作“北方曙光”。同样，南半球看到的极光则被称为“奥罗拉•奥斯特拉 里斯”（Aurora Australis），其中，“奥斯特拉里斯”源于拉丁语的“奥斯特”（auster），意为南风。
我 在 卢瑟 福 • 阿 普 尔 顿 实 验 室 有幸 观 看了一 次 宇 宙飞 船 发 射——当然， 不是在哈萨克斯坦的发射现场， 而是在实验室的主 讲堂看直播。当天，火箭运载着星簇计划 2（C lusterII）中的两颗 卫星升入轨道；另外两颗早在两个月前已经发射成功。我坐在那 里看着火箭升空，心里异常感慨；我意识到就在那一刻，火箭离 开地球进入了太空。这种对异界的感知让我无比震撼。科学家们 坐立不安， 因为这是星簇计 划的第二次尝试——第一 艘星簇飞船 在四年 前， 即 1996 年发 射过程中失事。 这次 的发 射 很 成 功， 四颗完全相同的卫星将开始它们漫长的绕地之旅。直至今日，它们 仍然 按照既定的阵形飞 舞， 收 集近 地 空间的三 维 数 据 和导致 极 光的条件。那个暑假的经历一直留在我脑海里，让我对太阳和地 球的关系越来越着迷。
十多年后，借 着“北 极科学课程”（A rc t ic Science Course）的 机会，我来到瑞典北部，即将第一次看到极光。这只是漫漫旅程 的起点。登上前往基律纳的飞机时，我并没有意识到自己将要走 多远。这次旅行让我不断地回到北方，一次次的北方之旅拼起了 一个关于北极光的故事。故事的核心虽然是现象背后的科学，而 故事内容却由那景致、人民和历史交织而成。这就是那个故事。 基律纳之旅是我第一次接近北极。当然，我非常兴奋，但并 不知道所为何事。我没有打算深入荒野，所以这仅仅是一次温和
的初体验。课程领队们提醒大家温度可能会降到零下 25 摄氏度， 让我们选择合理的着装。我并不十分明白他们的意思，也从未被 要求在如此低温的条 件下“ 穿着合 理 ”。 我打包的几乎 都是滑 雪 服和一些能 穿 在夹克 里的 衣 服。 我 非常 好 奇那 些 斯堪的纳维 亚 人脱下一层层外衣之后，在室内穿些什么。他们会穿着保暖内衣 到处走吗？
旅途较 短， 我们在仅有 3 000 米的高度上航行。 此时， 在云 层之上，天空纯净湛蓝，美丽至极。我们身下的云朵好似一层厚 厚的、毛茸茸的毯子，延展开来，望不到尽头。我想知道，如果 要看到地球的弧度，抵达太空的边缘，我究竟还要飞多高。
然而，地球和太空之间并没有明确的分界。人们讨论过乘坐战斗机飞向太空边缘，或者用气象气球将摄像机送上太空，但事 实上， 这只能 达 到 20 千米 左右的高度。在航空航 天 领域，太空 边缘的定义是海拔 100 千米——卡门线（K ármán l ine），得 名自美 籍匈牙利物理学 家西奥多 • 冯 • 卡 门（T heodore von K á rmán）。 在 此线附近，大气稀薄，空气动力无法再提供支撑，但这甚至还不 是我们大气层的边界。
继 续向上 就 是国际 空间站， 即 便 在 那 里， 地 球看上去 依 然 很大、 很近； 我们只能看到她表面的一小部分，但弧线已经非常 明显了。 国际空间站 简 称 ISS， 是一 个在海 拔 400 千米处 绕 地飞 行的人造卫星。自 2000 年 11 月起就不断地有宇航员在那里居住。 然而，它仍然没有超出地球的大气层，只不过这里的大气密度正 急 剧下 降。 我们 的大 气 在 距 地 表 约 500 千米处 开 始 逐 渐向太 空 散 逸。 国际 空间站 的宇航 员们曾经 从高处 拍 摄了极 光的照 片 和 视频 ——来自所 谓“近 地空间”的景象。
飞往 基 律 纳的途中，我 认 真 琢 磨了地 球 和 太 空的关 系和互 动， 还有二者之间游移不定的边界。 它们共同参与了北极光的故 事，而 我们 那 不起 眼 的大 气 层 则 起了重 要 的 作用。大 气 层 正 是 这场戏剧上演的荧幕。
按照空气温度划分，地球大气主要分为五层，几乎所有我们 熟知的大气现象都出现在最底层，即对流 层（t roposphere）。四分 之 三的大 气 质量 都 集中在 这薄薄的 对 流 层 中， 其平均厚度 为 12 千米。越高空气 越 稀 薄。由于 大 气 层 是根 据 温 度 来 划分 的，若 以全球范围来看，对流层的厚度有细微差异。高温会导致空气膨胀，所以对流层在赤道上空最厚，两极地区相对稀薄。
对流层一词由“改 变 ”“ 旋 转”引申而来。地 表 空气 受 热 上 升，与上层空气混合，形成空气对流，因而产生了各种天气现象。 蓬松、雪白、完美无瑕的积雨云常见于海拔仅 3 千米处或更低的 地方。高耸、雷鸣般的积雨云像一根根苍白的巨柱，从 3 千米以下的高度 延伸至 15 千米 左右。一缕缕小卷云则在海拔 6 ～12 千 米处 被 风快速追逐，这里也正是商用喷气机飞行的高度。 对 流 层的平均气温随海拔增加而稳步下降，最终达到零下 60 摄氏度。 在大约12千米处，气 温稳 定 下 来 并且有所回升，我们 就 进 入了 平流层。
在这里，由于臭氧的存在，温度开始回升。平流层中的臭氧 层阻碍了空气的混合，所以我们所知的大部分天气都局限于对流 层内。 臭氧 层吸收的紫外线将气温提升至零度左右——多么温暖 的零度！
我眯着眼睛望向窗外明亮的蓝天，俯视着云朵，不禁思考 我们对尺度的感知。置身于云层之上，我们好像已经飞得很高了，但 实 际 上相 对位 置 并不 高。 我曾 经 攀 登 过 更高的山峰 ——海拔6 000 米 ——而我 并未满足于此。商业 双人跳伞的高度与这架飞机差不多， 而高空 跳伞的世界 纪 录是 这个高度的 13 倍。2012 年 10 月，奥 地利跳伞运动员费利克斯 • 鲍姆加特纳（Felix Baumgartner） 乘坐一只巨大的氦气球升空， 他的机舱悬挂在气球下方， 抵达平 流层 时（ 海拔 39 千米的高度），他 纵身一跃。费利克斯身着加压 服，以确 保他在低气压下的安全。整 个下降过程持续了十多分钟，其中超过四分钟他处于自由落体状态。然而，即便是平流层，也 并没有达到极光的高度。
在大约 50 千米处，气温又开始下降。此处至 80 千米之间被 称作中间层。 该层是流星雨出现的地方， 来自太空的陨石在飞向 地球的过程中，与空气粒子碰撞产生压力和高温，使这些陨石燃 烧起来。然而，这一层的大气已经极度稀薄了，中间层 的顶部是 地球大气温度最低的部 分。
海拔 80 千米以外是热层， 该 层的厚度是其他几层大气厚度 总 和 的 数倍。 在 海 拔 500 千米 附近 的 某 处， 热 层 逐 渐 过 渡到散 逸层，但这个界线可能会随着太阳活动而出现巨大的改变。热层 温度升高 时， 其厚度可达到 1 000 千米。热层以外是散逸层，在 这 数千千米 的 范围内， 地 球 大 气最 终融 入 太 空。 这是 一种 极其 含糊的过渡。 从一 个角度来看，热层是大气的第四层，而换一个 角度， 它又可以算作太空， 因为国际空间站正是在这一层绕地运 行的。
在 此高度 上， 空气 粒子的数 量 迅 速减 少。 即便 是在 80 千米 处中间层向热层过渡的位置上， 空气密度也只有海平面的十万分 之一。 这里的气体 粒子平均移动约 1 米才能撞上另一颗粒子。 而 在海平面上，同样的气体粒子只需移动人类发丝粗细的距离，就 会与另一颗相撞。在海拔 200 千米的热层，空气极度稀薄，一颗 粒子移动 4 ～ 5 千米都 不一定会与其他粒子相 撞。 此类地 球 上从 未实现的 极 端 条 件会 让 原子和分 子 表现 异常。 这 片 稀 薄的空间 给极光提供了三维幕布。
在热层稀薄的空气中，粒子受太阳辐射发生电离。来自太阳 光线的入射光子将电子从 原子中抽离， 使其自由移动， 从而产生 由负电荷电子和正电荷离子（即剩余原子）组 成的带电气体。白 天，电离也会出现在中间层的顶部，有时热层外的散逸层也会发 生电离。 这种跨层分布的电离气体距离地表 85 ～ 600 千米， 被称 为电离层， 极 光 就 是在 这 里 发 生的， 主要位于 100 ～250 千米 之 间。国际空间站 拍摄的极光照片显示，明亮的绿 色光幕延展开来， 逐渐变为红色，直至完全消失。
根据温度不同，可 将地球大气分 层。我 们见 到 的 大 部 分 天气 现 象 都 出 现 在 对 流 层，即 海 拔 20 千 米 内，但 极 光 的 位 置 更 高一 些 ——主 要 在 10 0 千 米 附 近，其 延展开来将有数百千米高
从 近 地 空间的 有利位 置 来 观 看， 这 些 彩色的 幕帘遮住了我 们的地球。一些关于极光的 报 道称，这光可能看上去近在咫 尺， 甚至 可以 触 摸，但事 实上却遥不 可及。极 光 就 像 连 接地 球 和太 空的一座桥，骑跨在人类定义的界线 ——卡门线 上。
我们 开 始 逐 渐靠 近 下边 那层乱 蓬 蓬的云， 而我 却 仍在沉 思 极光究竟是地球现象还是太空现象。 机长在广播里宣布 20 分钟 后将会着陆，这时需要收起小桌板，关掉所有电子设备。在云层 的另一端，北极在等待我与它的初见。
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