極光AuroraPolar lightNorthern light)出現於星球的高磁緯地區上空,是一種絢麗多彩的發光現象。極光不只在地球上出現,太陽系內的其他一些具有磁場的行星上也有極光。

 

而地球的極光,由來自地球磁層太陽的高能帶電粒子流(太陽風)使高層大氣分子原子激發(或電離)而產生。

 

形成原因

極光的形成就像在廣告招牌和櫥窗中展示的霓虹燈,在霓虹燈管中注入一些低密度的特定氣體,當電流通過時,與組成氣體的粒子相碰撞,就會發出特定顏色的光,顏色則視內部的氣體種類而定,極光的顏色也是由高空中的氣體種類來決定的。

 

當太陽風來到磁層尾時,由於本身所具有的微弱磁場與地球磁場的外側邊緣(稱為磁層頂)產生相互作用而造成高度扭曲狀況,就有可能使磁層出現漏洞,使得太陽風中的帶電粒子能滲進地球磁場裡。這些進入地球磁場區域內的帶電粒子會以螺旋形路徑沿著地球磁場的方向行進,由磁場線帶領到南北地磁極附近上空的大氣層裡。 

 

極光即是由位在地球高層大氣中的原子和分子受到來自太陽風中快速運動的電子和質子的撞擊而發出的光。從太陽發出的光只要8分半鐘就會抵達地球,而組成太陽風的帶電粒子則以較太陽光慢1千倍的速度行進,來到地球需要3天。這些帶有動能的電子和質子進入地球磁層之後,會被加速至光速的五分之一左右,足以穿透大氣層來到地表上方約1百公里左右的高度。

 

被加速的電子與質子也被磁場導引至極區附近的高層大氣,行進途中會撞擊到許多大氣層的原子和分子,直到動能耗盡為止。此種撞擊過程能使大氣層中的原子和分子獲得額外能量,它們接著會立刻放出光子而發光,擁有不同組成的物質放出的光子能量也有差異,即代表一種特定波長的光,呈現出來的顏色也就不同。

 

帶電粒子擁有的能量能夠決定它們進入大氣層會有多深,也決定了會在哪個高度產生極光。而不同氣體的高度分布狀況則能讓我們知道帶電粒子大概會撞擊哪種氣體,也因此知道會發出哪種顏色的極光

 

 

觀賞極光的時機

極光實際上為出現在天空中極高處的光,一般來說不會低於地表上方60公里,平均都在1百公里左右,甚至可高達數百公里處,而且它們只能在晚上才看得到。

並非整個晚上的時間裡都看得到極光,它的出現可以持續數分鐘至個把小時,最佳觀賞時間通常是午夜前後12個小時之內,以及清晨34點鐘左右。若要不錯過任何一個觀賞極光的機會,就應該隨時牢記一項重要原則,那就是不要輕易放棄任何時段,因為入夜之後到清晨之前的任何時間裡,極光都可能毫無預警地出現。

 

極光最易出現的時期是春分秋分兩個節氣來臨之前,且春秋兩季出現頻率更甚夏冬。但2007美國國家航空暨太空總署THEMIS」任務的資料顯示,在春分和秋分兩節氣時地球位置與「磁索」交錯最甚,而非因四季交替影響才有此結果。另外,在太陽黑子多的時候,極光出現的頻率也大。

 

延伸閱讀:http://en.wikipedia.org/wiki/Aurora_(astronomy)      http://www.ss.ncu.edu.tw/~SpaceEdu/database/IntroSpace_notes_exam/new_Aurora.html

資料來源:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9E%81%E5%85%89

http://hchaurora.myweb.hinet.net/light.htm     

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