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聽見極光

極光會發出聲音嗎?在天文迷之間早已是不陌生的趣味話題,有些人不以為然。當然,大多數的普通人,是絕不可能從自己耳朵直接聽得到極光聲音的,不過如果想挑戰這件不可能的事,一個小小的手持式「超低頻接收器」(VLF)就能幫你實現。下次碰到極光,別忘了親自體驗看看。

聽見極光的標準配備是:空曠地區、一臺VLF(超低頻接收器),耐心等,極光。Credit: Bob King

電子和質子高速擦過地球電磁層時,會發出特低頻電波伴隨嘶嘶聲,在VLF電波接收器輔助下,人耳可聽得見這種聲音。Credit: Bob King

根據本文原作者Bob King目睹極光不下數百次的豐富經驗,他還從來沒有聽到過有些人所說的吱吱喳喳聲或嘶嘶聲。但是,證據顯示,在電聲傳導效應(electrophonic transduction)下,極光所釋放出的特低頻電波訊號,的確能經由一些周圍環境裡的換能體(transducer)被轉換為聲波。根據NASA實驗室結果,金屬框眼鏡、草地或捲捲頭的頭髮,很多東西都能扮演「換能體」的角色,而只要是任何會讓物體發生震動的VLF,也都能被轉換成聲波。此外,在流星觀測時也有紀錄顯示聽到過類似聲音,其中原理可能也相同。

人們「聽得到」極光?原因還有一個,就是:「想像力」。經驗法則上,凡是會移動的東西都會發出聲音。當頭頂上有壯觀的光在舞動,它會欺騙你的大腦,讓大腦自動它配上「音樂」。事實上,極光發生在距地面80公里以上的高空,那裏空氣稀薄到根本無法將任何微弱聲波傳達至你耳中。

像你我這樣正常的人,本來是享受不到聽見極光之「聲」這種特殊樂趣的,不過,或許一臺小小的超低頻接收器,並在耳機孔上插一付耳機,就能幫個大忙,改造我們成為擁有能「聽見光」的超級順風耳!這手掌大的裝置能將太陽所發出的電子和質子在與地球磁場交互作用下所產生的「超低頻電磁波」轉換成聲波。

我們所習慣看得到的光,是種非常短的電磁波,大約只有一公分的幾萬分之一。瞳孔裡的色素(pigments)會將四周環境裡的這種電磁波轉換成看得見的影像。極光和自然界其他的電波能量,譬如閃電或者極光,波長大約有30公里甚至3000公里長,將它們轉換成人耳可聽得見的範圍,需要一支轉換器。轉換器的構造很簡單,基本元件可由現成的WR-3改造,加上個金屬的機構殼,裝上鞭形天線和供應9伏特電力的電池,就可算大功告成。

地球磁層像大泡泡一樣包覆著我們的星球,是太陽風(黃色線條)和地球磁場交互作用的結果。磁層能保護我們免於太空輻射帶來的傷害。地球的磁場線在此以紫色的同心橢圓形顯示,面向太陽的那一面狀似受擠壓,背向太陽的那一面則形狀被拉長。Credit: NASA

除了極光之聲以外,像這樣一支改裝過的接收器同時會收到很多其他由非自然界所製造的電波聲音,譬如來自電線或家裡的任何電器產品。在家裡的話,你可以試試看,保證會收聽到很多這種雜訊。所以,要想聽見地球本身所發出的微弱而天然的電波聲音,必須遠離人工產生的電磁波源至少400公尺。

閃電帶來許多天然的電波音效–天電聲、吱聲、電嘯,透過VLF接收機可聽得到。 Credit: Bob King

想試試看怎麼偵測特低頻電波嗎?你得先找到一個電波寧靜(radio quiet)的空曠野外地區,接下來,把天線舉向天空,記得不要站在樹底下。因為樹會吸掉很多超低頻電波。你聽得到的一些聲音,應該會如以下所介紹,點一下連結,附有聲音檔:

  • 天電聲 Sferic從遙遠地方傳來的天電(sferics)聲。這首先傳入耳中的是一陣劈哩啪啦爆音嘯聲,就和雷雨交加的天氣裡,調幅收音機會收到的雜訊聲差不多。
  • 吱吱聲 Tweeks在電磁波頻譜裡位於波長較長那一端的閃電,釋放出大量能量。當這種能量穿過距離地面數千公里的地球大氣層上層的電離層時,會發出吱吱聲。聽來令人聯想到Star Wars裡的雷射槍。連續一串急促的吱吱聲,幾乎已經具有像彈鋼琴時琴弦所發出的美妙的樂音等級。
  • 電嘯 Whistlers 及Whistler Clusters雷電的電波進入地球磁層、碰撞了磁層裡的粒子的話,來來回回循環在南北極的磁極點之間的旅程可長達幾萬公里,並製造出這種「電嘯聲」。這聲音聽起來有點陰森空靈。由於長途旅行後,較高頻的電波會比低頻的電波早一點抵達,因此也形成這樣的一長系列,調子越來越低的聲音。既像蜂炮,也像戰爭片裡轟炸機丟下炸彈的呼嘯聲音。這和前一類的tweaks聲不一樣,tweaks的吱聲非常簡短,電嘯聲則有1/2秒甚或4秒更長。
  • 晨噪 Dawn Chorus有時你會聽到電嘯成群蜂擁而至。但在最理想條件下,VLF接收器會收得到一些因極光而產生、從磁層「泡泡」傳來的陣陣騷動「聒噪聲」,姑且叫它「晨噪」(dawn chorus)吧。文謅謅的,是嗎?明明是古詩古詞裡蹦出來的兩個字!的確,誰會想得到,因為太陽朝我們丟過來一些電子,沿著地球電磁線螺旋而入、闖進大氣層,竟然還能發出蛙鳴晨噪之類的樂音?嗯,還真的是有…
  • 更多晨噪在一個極光願意現身的佳夜良宵,聽到一首磁層交響樂的機會可就來了。雷電交加的暴風雨雖遠在千里之外,不過,有了雷嘯和吱吱爆裂聲作為背景音,這樣的音樂,層次感就還挺豐富的。仔細聽的話,甚至隱約還有那個如蛙鳴聲一般的「呱呱呱」,配合著極光的起落,似乎,極光還是會呼吸的生命體喲。

(Lauren譯)

這張照片攝於去年七月,有雙星伴月,佐以極光之舞。地點在美國明尼蘇達州。根據太空氣象預報,2013年太陽極大期會在秋季,屆時的極光活動,將更令人期待。 Credit: Bob King

資料來源:Put The Aurora Borealis In Your Ear[2013.05.20]

轉載自網路天文館

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