為什麼極光會發出怪聲？

北極光照亮挪威房舍上的天空。PHOTOGRAPH BY SERGIO PITAMITZ, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

夜空中炫目的北極光，一直以來賦予極地荒野傳說詩意的色彩，不過近幾世紀以來，有些傳說提到：強烈極光會發出奇怪的聲音。

目擊者表示，逢強大極光出現時，會聽見長達數分鐘的聲音，聽起來像無線電的雜訊、微弱的爆裂聲、輕微的沙沙聲或嘶嘶聲。雖然這些奇怪的聲音，長期以來都被視為傳言，不過芬蘭科學家表示那些聲音確實會發生，研究團隊更認為他們已經找出原因了。

從圓頂冰屋內透出來的光，就像是阿拉斯加凍原上的明燈，極光從遠方的地平線升起。PHOTOGRAPH BY DARYL PEDERSON, ALASKA STOCK, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

答案來自於寒冷夜晚大氣層裡的帶電粒子。研究團隊6月22日在瑞典斯德哥爾摩舉辦的波羅的海-北歐聲學會議（Baltic-Nordic Acoustic Meeting）中發表結果，指出當太陽噴發的物質進入地球範圍時，這些帶電粒子會迅速放電，而形成啪啪聲或其他噪音。

極光秀登場

從太陽吹出的太陽風夾帶著大量的帶電粒子，而極光就發生在這些帶電粒子與地球的磁場相互作用之處。這些帶電粒子像漏斗般匯集到地球的南北兩極，然後進入大氣層裡，上演一場多采多姿的光影秀。

有時候，太陽會噴發出大量的帶電粒子，當這些粒子朝地球而來時，會對地球磁場造成擾動，稱之為「磁暴」（geomagnetic storms）。這些磁暴會對軌道上的衛星、甚至輸電網路造成影響，不過它們同時也形成了最絢爛美麗的極光。

加拿大育空地區的白馬市，電線桿為強烈極光所籠罩。PHOTOGRAPH BY PAUL NICKLEN, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

在此之前，關於極光聲音的一個主要理論認為，這與針葉或松果有關。在磁暴發生的期間，大氣層裡會有出現相當高的電場，造成大氣中和地面上物體的電荷差異很大。

像樹葉或松果等尖銳的物體，它們極小的表面積會讓電流放電，就像靜電從門把上跳到手指頭上，如此一來，就可能產生碎裂聲。

2012年時，阿爾托大學（Aalto University）的研究學者列納（Unto K. Laine）已證實，在極光最強烈的期間，聲音是從樹冠、大約地表上方70公尺的地方傳出來的。

極光在阿拉斯加的山上飛舞，顏色就像五彩繽紛的糖果。PHOTOGRAPH BY MICHIO HOSHINO, MINDEN PICTURES, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

該團隊持續研究後，提出一個關於極光的啪啪、砰砰及碎裂聲更明確的解釋。關鍵就在於「逆溫層（inversion layer）」，在這個區域裡空氣溫度隨著隨著高度而增加，這與高度越高、溫度下降的正常現象相反。列納表示這個現象在晴朗穩定的白天之後最常發生。太陽西下之後，暖空氣上升，地表冷卻下來，然而持續的穩定狀態，讓這兩個區域的溫度不會對流。

根據列納及其團隊的研究，這個逆溫層就像瓶蓋一樣，把負電鎖在它的下方，而正電在上方的空氣中。當磁暴衝擊地球時，瓶蓋破裂而電力釋放，就產生了這些奇異的聲響。

阿拉斯加極光縮時影像。多姿多彩的阿拉斯加北極光秀由filmmaker Alexis Coram拍攝。

這個理論與他們的觀察結果相當吻合。他們發現60支最大聲音的紀錄，都是從地表上方約75公尺處錄到的；這跟芬蘭氣象研究所測到的一般逆溫層高度相同。

阿拉斯加大學的極光研究者拉曼賽（Dirk Lummerzheim）說：「極光的聲音是個被許多科學家和其他人忽略的現象，認為這只是觀察者的想像。」

「極光聲音不只是一種由人類大腦建構出來的共同感覺（synesthesia），而是透過觀測、紀錄證明，列納更提出物理過程來解釋這個現象。」