2-7 2號:何旻璟 12號:謝宗勳 31號:黃文鈺 40號:黃莉雯 極光 AND 台北市立天文館 2-7 2號:何旻璟 12號:謝宗勳 31號:黃文鈺 40號:黃莉雯

極光篇 極光的成因/形狀/色彩

前言 在北極圈內，經常可以看到一種絢麗壯觀的「北極光」；在南極圈內所見的類似景象，則稱為「南極光」。但在人口稠密地帶卻不常見。這是多少世紀以來引起人們猜測和探索的天象之謎，古代的中國人、日本人、希臘人、羅馬人都有文字描述。從前愛斯基摩人以為是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬，許多民族也有他們不同的極光傳說。長期以來，極光的成因一直未能得到滿意的解釋。在相當長一段時間內，人們一直認為極光可能是由以下三種原因形成的。一種看法認為，極光是地球外面燃起的大火，因為北極區臨近地球的邊緣，所以能看到這種大火。另一種看法認為，極光是夕日西沉以後，透射反照出來的輝光。還有一種看法認為，極地冰雪豐富，它們在白天吸收陽光，貯存起來，到了夜晚釋放出來，便成了極光。總之，眾說紛紜，沒有定論。直到本世紀60年代，將地面觀測結果與衛星、火箭探測到的資料結合起來研究，才逐步形成了極光的物理性描述。

發現者太空梭所拍到的極光

地球的極光帶 上方為環狀光帶; 下方為陽光照射 的白晝部分!

成因 現在人們認識到，極光一方面與地球高層大氣和地球磁場的大規模相互作用有關，另一方面又與太陽噴發出來的高速帶電粒子流有關，這種粒子流通常稱為太陽風。由此可見，形成極光必不可少的條件是大氣、磁場和太陽風，缺一不可。具備這三個條件的太陽系其他行星，如木星、土星和水星周圍也會產生極光，這已被實驗觀察的事實所證明。 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。為了更具體一點起見，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，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。 在極光發生時，極光的顯示和運動則是由於粒子束受到磁層中電場和磁場變化的作用所造成的。

哈伯望遠鏡所 拍到的木星極光區 哈伯望遠鏡所 拍到的土星極光區

極光不僅是個光學現象，而且是無線電現象，可以用雷達進行探測研究，它還會輻射出某些無線電波。有人還說，極光能發出各種各樣的聲音。極光不僅是科學研究的重要課題，它還直接影響到無線電通訊、長電纜通訊，以及長的管道和電力傳送線等許多實用工程項目。極光還可以影響到氣候，影響生物學過程。當然，極光也還有許許多多沒有解開的謎。

形狀與色彩 長期觀測統計結果顯示，極光最經常出現的地方是南北地磁緯度67度附近的兩個環帶狀區域內，分別稱為南極光區和北極光區。在極光區內，差不多每天都會發生極光活動。在極光區所包圍的內部區域，通常稱為極蓋區，在該區域內，極光出現的機會反而比緯度較低的極光區來得少。在中低緯度地區，尤其是近赤道地區，很少出現極光，但並不是說完全觀測不到極光，只不過要數十年才難得遇到一次。1958年2月10日夜間的一次特大極光，在熱帶地區都能見到，而且顯示出鮮豔的紅色。這類極光往往與特大的太陽耀斑爆發和強烈的地球磁爆有關。 從科學研究的角度，人們將極光按其形態特徵分成五種

1.是底邊整齊微微彎曲的圓弧狀極光弧 （或稱為弧狀極光）

2.是有彎扭摺皺的飄帶狀極光帶 （或稱為帶狀極光）

3.是如雲朵一般的片朵狀極光片 （或稱為片狀極光）

4.是像面紗一樣均勻的帳幔狀極光幔 （或稱為幕狀極光）

5.是沿磁力線方向的射線狀極光冕（或稱為放射狀極光）

極光形體的亮度變化也是很大的。從剛剛能看得見的銀河星雲般的亮度，一直亮到滿月時的月球亮度。在強極光出現時，地面上物體的輪廓都能被照清楚，甚至會照出物體的影子來。最為動人的當然是極光運動所造成的瞬息萬變的奇妙景象。有些人形容事物變化得快時常說：「眼睛一眨，老母雞變成鴨。」極光可真是這個樣子。名符其實的翻手為雲，覆手為雨，變化莫測，而這一切又往往發生在幾秒鐘或數分鐘之內。極光的運動變化，是自然界這個魔術大師，以天空為舞台演出的一齣光的話劇，上下縱橫成百上千公里，甚至還存在近萬公里長的極光帶。這種宏偉壯觀的自然景象，好像沾了仙氣似的，頗具神秘氣氛。令人嘆為觀止的則是極光的色彩，早已不足以用五顏六色去描繪。說到底，它的本色不外乎紅、綠、紫、藍、白、黃，可是大自然這一超級畫家用出神入化的手法，將深淺濃淡、隱顯明暗搭配組合，一下子變成天際的萬花筒啦！這些色彩完全掌控在高層大氣的氣體成份，氧和氮是最重要的主角。根據非正式的統計，目前能清楚分辨的極光色調已達一百六十餘種。

台北市立- 天文館

古代天文學區 古代天文學區中有中國古代三垣廿八星宿的介紹，並陳列許多中國與西方國家古代使用的天文儀器模型，如水運儀象台、六分儀等，也有天文測量用的建築，如登封觀測台、金字塔等，並有簡短影片介紹中西方古代天文概念的演進，以及一些知名的古代天文學家等。

太陽系區 除此之外，身為太陽系的一員，在這裡你可以對它有更深入的了解;太陽系有九大行星，你知道怎麼區別他們嗎？更有趣的是，相同的東西在各個行星上重量有會不一樣！來試試自己在不同行星上有多重吧！另外，太陽和行星之間的運動又是如何？透過模型，你都可一目了然。

太空科技區 太空科技區中展示整個太空科技發展的歷程、火箭與人造衛星的設計方式、模擬阿波羅十一號登月的情境、太空梭與太空站的基本結構、太空人如何在無重力的太空中生活、外太空殖民地該如何設置、太空探測船如何利用重力曳引改變軌道與速度等。

天求與星座區 古代人將星星按照相對的位置及形狀想像成不同的神話人物.動物和器皿，成為星座的起源。你曾面對漫天的星子，卻認不出自己的星座？在這裡，你可以認識四季的星座，和學會如何使用星座盤，讓你面對無際的夜空時不在感到茫然。

地球區 地球區中的模型及展示用看板，將地球上所有的現象都展現出來，如地球的由來、內部構造，地表的地質運動、天氣現象與氣候變化、地球的公轉與自轉、潮汐與月亮運行的關係、日月食行程的原因與觀看時機等。看完地球區後，就會對我們自身居住的這顆行星及其在太空中的地位有初步的瞭解。

望眼鏡與天文台區     仰觀星斗時，是否感到前所未有的震撼及感動？是否想更深入的窺探宇宙的奧秘呢？所謂:「工欲善其事，必先利其器」因此在這裡，向你介紹各式觀測及拍攝天體的工具和不同望遠鏡的原理。從望遠鏡發明以來，有越來越多天文台的設立，不停的觸摸著這神秘的世界，這裡也有世界各地天文台的模型讓你盡收眼底。     天文是一門歷史悠久的學問，即使是它的觀測史，也為期不短，而其中又包含了多少科學家有趣的故事呢？期待你來蒐集！

恆星區 當我們在晴朗無光的夜裡仰望星空，可以看到一條白色的帶子從仙后座開始，經過天鵝座，帶出了宇宙神秘的面紗,，而在這我們將要讓宇宙．星系．恆星的秘密赤裸裸的呈現出來。     哲學家康德曾說過：「天上的星星實在帶遙遠了，使得我們永遠無法得知他們的奧秘」但現在，我們卻可以藉由法郎和裴所發現的光譜，對任何一顆人類至今還不能親身前往的恆星做有效的探測，但究竟什麼是光譜呢？除了光譜外，又還有其他方法可以探得地球之外的天空？另外，您知道星星的顏色代表不同的意義嗎？快到恆星區找答案吧！

星系區     今年的七夕打算怎過？想去看看苦命的牛郎織女嗎？還是那條分隔它兩的銀河呢？其實之前所提到的白帶子指的就是銀河，而你知道嗎？銀河不只是太陽的家喔!裡面還住著比地球人口還多上十幾倍的恆星夥伴們﹗她的外形是屬於漩渦星係，唉！說了那麼多，你還不趕快近來瞧瞧嗎！

宇宙討論區 最後，我們這要給你的是有關宇宙論的知識，不管是宇宙的構造．歷史還是可用來研究宇宙大小與年齡的哈伯定律，都是絕對詳盡的解說，帶給你前所未有的世界喔！

立體劇場 立體劇場是由利用美國艾渥克斯（IWERKS）公司70釐米立體電影機，配合精心規劃的寬大銀幕，208位階梯式座椅等設備，只要戴上立體眼鏡，即可感受到三度空間的臨場感。此外為了達到立體空間的實際震撼，本劇場亦採用立體音響裝置，彷彿親歷其境。   

宇宙劇場 宇宙劇場可容納325人，內有加拿大艾麥克斯(IMAX)公司全天域電影放映系統及德國蔡司(ZEISS)星象儀，投影的銀幕為半球形加上四十五度傾斜的座椅及立體音響效果，使人有如置身於繁星點點的星際之間，這個劇場除播放有關天文、太空及其他自然科學的影片外，並於每場影片結束後為觀眾解說當季星空提供民眾習和認識星座的機會。

心得報告 從以前做報告到現在,從來沒像這次花這麼多心思和時間去準備!!從參觀台北市立天文館到上網找資料、整理資料……等等,真的是花了我們不少時間。過程雖然辛苦,但等鄧成品出來後,雖然不是做的特別好,但這卻是我們費盡心力做出來的!! 雖然我們這組沒有每個人都到天文館去真正參觀過,但我們其他人看到那些拍回來的照片、簡介和上網找的資料……等,也都得到了許多新的知識,真希望有機會也能親自去看看照片上的實體!! 有時上地科課時,常會聽老師說這輩子最希望極光,所以引起我們想去了解極光的衝動,看看極光到底是長什麼樣子,如何行成的,而我們看過許多網站和有關極光的書,好不容易才整理出今天的成果來,現在,我們對極光還真是印象深刻,不管是他的形成原因還是過程,不知道反反覆復看了幾了!!不僅是學到我們這組的內容,當其他組別也很辛苦的上台上呈現他們的報告時,我們多多少少也學習到一些課本沒有的東西,也看到別人是如何做報告,整理資料的!! 做這份報告雖然辛苦,但當我們終於做好時那種成就感真是一輩子都會記住的

資料參考處 1.http://www.nmns.edu.tw/New/PubLib/NewsLetter/150/08.htm 2.台北市立天文館網站 3.台北市立天文館簡介 4. http://www.c-science.com/txt/tc/un/ss/20010630unss.htm 5.少年兒童知識文庫