Reporter：黃清白 Date：93/12/29(三) 極光(Aurora) Reporter：黃清白 Date：93/12/29(三)

Outlines Aurora classification Aurora origin Aurora spectrum Aurora movement Aurora picture appreciation

Aurora classification Position appearance 1.Like ring in the head of angel. 2. northern lights 、southern lights .

Mirror image

Character classification arc Aurora ribbon Aurora sheet Aurora

curtain Aurora irradiated Aurora

千變萬化的極光－『形狀』 從科學研究的角度，人們將極光按其形態特徵分成五種： 底邊整齊微微彎曲的圓弧狀極光弧（弧狀極光）。 有彎扭摺皺的飄帶狀極光帶（帶狀極光）。 如雲朵一般的片朵狀極光片（片狀極光）。 像面紗一樣均勻的帳幔狀極光幔（幕狀極光）。 沿磁力線方向的射線狀極光冕（放射狀極光）。

How does Aurora form? Three element atmosphere magnetic field solar wind 形成極光必不可少的條件是大氣、磁場和太陽風，缺一不可。

極光的誕生 極光的成因，在19世紀中葉以前，一直被認定為極地空氣中的小冰片，反射太陽光而形成的。然而一位瑞典的科學家安格斯壯(1814~1874)提出了一個想法：如果極光真的是由小冰片反射太陽光形成的，那麼如果拿菱鏡去分析極光，必定可以將它折射成七個色光。安格斯壯分析的結果，確定它並不是被反射的太陽光，在經過光譜的分析之後，他推測，極光是放電現象的產物。

大氣：來自太陽的紫外線把氧分子分解成原子，成為了大氣最高層 (電離層) 的主要成份，當然在較低的大氣成份還有其它原子或分子，例如：氮分子。

磁場：地球磁場分布在地球周圍，受太陽風的吹拂而被包裹著，形成一個棒槌狀的腔體，它的科學名稱叫做磁層。（magnetosphere）

太陽風：太陽是一個熾熱的火球，在太陽的外層大氣裡，溫度可超越一百萬度。在這稱為日冕的大氣層裡，原子 (主要是氫) 因為高溫電離了，變成了一團充滿了自由離子 (主要是質子) 和電子，既高溫又非常稀薄的氣體。太陽日冕的爆發不斷把這些離子和電子拋射出太空，形成所謂太陽風。

太陽風--(示意圖1) 太陽風 磁層

太陽風—(示意圖2) 太陽風

極光是地球大氣高層的氣體分子或原子受到來自太陽的高能電子碰撞後發射的。 換個角度說，分子或原子受電子碰撞後，會被激發至較高的能態，甚至被電離。當離子重新俘獲電子，輾轉回到基態的時候，便會被發射某些擁有特定波長的光波。

Aurora spectrum

In other words,we can say this way 更簡單的說，我們可以把磁層看成是一個巨大無比的電視映像管；它將進入高空大氣的太陽風粒子流匯聚成束就如同電子束，聚焦到地磁的極區；極區大氣就是映像管的螢光幕，極光就是電視螢幕上移動的圖像。

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地球的極光帶 哈柏太空望遠鏡所拍攝的木星極光帶 哈柏太空望遠鏡所拍攝的土星極光帶

千變萬化的極光－『顏色』 來自太陽的紫外線把氧分子分解成原子，成為了大氣最高層 (電離層) 的主要成份。 當氧原子受電子激發後，便會發出極光那主要的淺綠色光芒。 能量較高的電子則可深入大氣層較低的地方，激發那裡的中性氮分子，發出粉紅色或紫紅色的光輝。電離的氮分子則發出紫藍色的光。

更深入一點來說的話！ 極光的顏色由以下4個因素決定： 入射粒子的能量。 大氣中的各種原子和分子在不同高度的分布狀況。 大氣中原子和分子本身的特性 / 質子所扮演的角色 。 大氣的密度不均勻，基本上越接近地表密度越高 。

入射粒子的能量高低決定了粒子能夠衝入大氣的深度，因此決定了極光產生的高度；而大氣成分隨高度的變化決定了入射粒子比較可能會撞擊到哪種原子或分子，因此決定了可能發出的極光波長。

決定極光顏色的主要因素之一，就是不同種類分子在大氣中的垂直分布狀況。 接近地表之處，大氣的組成均勻。在更高之處，來自太陽的高能紫外線會將大氣分子分解成原子，不同種類的原子受到重力影響而產生不同的分布，較輕的原子會分佈在上層。

O2+釋出紅光（波長約630nm）；N2+釋出紫光(波長約391.4nm)和藍光(波長約470.0nm)；氧原子則放出黃綠光(波長約557.7nm)及深紅色光(波長約630.0nm)。

科 學 家 指 出 ， 利 用 比 較 短 波 長 的 紫 外 線 ， 可 以 拍 攝 到 氫 原 子 發 射 出 來 的 光 ， 而 利 用 比 較 長 波 長 的 紫 外 線 ， 可 以 拍 攝 到 氧 (oxygen) 原 子 發 射 出 來 的 光 ， 利 用 更 長 波 長 的 紫 外 線 ， 可 以 拍 攝 到 氮 (nitrogen) 原 子 發 射 出 來 的 光 。

質子也扮演了部分角色，當質子來到地球上空時，會與氧原子產生多次碰撞，因質子會奪取氧原子的一個電子而生成 O+ 離子和 H原子，此二物種回復至基態時也會釋放特定的光波，而使北極光的顏色更為多樣，特別是氫原子的巴耳麥系光譜（Balmer series），幾乎包含了各色光的波長。

科 學 家 解 釋 說 ， 質 子 和 電 子 的 動 作 是 不 同 的 ， 當 質 子 進 入 地 球 的 大 氣 層 ， 它 很 快 便 被 電 子 中 和 (neutralized) ， 它 不 會 跟 隨 地 球 磁 場 的 磁 線 移 動 ， 而 是 向 四 方 飄 飛 ， 因 此 ， 質 子 極 光 是 比 較 擴 散 ； 而 電 子 極 光 則 跟 隨 地 球 磁 場 的 磁 線 移 動 ， 形 成 比 較 有 結 構 的 極 光 。

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