極光是如何形成的?????

Question

極光是如何形成的?????
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經過整理的更好!!
拜託囉~~>,

Answer 1

圖片參考：http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2005_115/9410-07-02.jpg
古籍中的「極光」片羽 早在兩千多年前的漢朝，便有極光的記載。例如《漢書‧天文志》：「漢惠帝二年（西元前 193 年），天開東北，廣十餘丈，長二十餘丈。」認為極光是天被打開後的情形，而且描述了極光出現的方位、寬度與長度。此外，在《古今圖書集成》中也有一段生動的記載：「漢成帝建始三年七月（西元前 30 年 8 月 21 日至 9 月 19 日）夜，有青黃白氣長十餘丈，光明照地，或曰天裂，或曰天劍。」顯示極光旺盛，亮度可以照亮大地，而且形狀一束一束像是劍狀。 還有一些記載清楚地描述極光的大小與形狀。例如《漢書‧天文志》記載：「漢永始二年二月癸未（西元前 15 年 3 月 27 日）夜，東方有赤色，大三四圍，長二三丈，索索如樹。南方有大四五圍，下行十餘丈，皆不至地滅。」描述了南方極光下降的情形，顯示極光也有上下的動態，並注意到了極光並不會抵達地面。 更有少數記載了極光的聲音。例如在《晉書‧帝紀》中記載了極光會發出聲音：「晉太安二年十一月（西元前 303 年 12 月）……壬寅（27 日）夜，赤氣竟天，隱隱有聲。」這現象即使在現代也是一個待解的謎，因為極光發生的高度，離地面約 90 公里以上，大氣密度非常稀薄，比實驗室能產生的真空還稀薄，應該不會形成人耳能聽見的聲音。極光發生時，或許產生了某種機制，讓地面的空氣震動，產生我們可以聽見的聲音。 范艾倫輻射帶 地球磁場捕獲太陽風中的帶電粒子形成輻射帶，保護了地球上的生命，也是極光形成的原因之一。 如果高速運動的太陽風粒子直接轟擊地球表面，會對生命造成嚴重的威脅。所幸地球有一個磁場，當太陽風粒子吹到地球附近時，便會沿著地球磁場的磁力線運行。當進入磁極區上空後，會再反轉逆行。因此，帶電粒子在兩極區間流竄，形成「輻射帶」。 范艾倫博士在 1958 年負責火箭探空，在發射升空的探測者一號火箭上，裝置偵測高能粒子的蓋格輻射計數器，偵測到地球大氣之外有一個密集高能粒子的區域。隨後在同一年又發射了探測者三號，顯示地球大氣之外，有一個高能帶電粒子聚集區圍繞著地球。為了紀念范艾倫博士的發現，就把這個區域稱為「范艾倫輻射帶」。 「輻射帶」這個名詞很容易使人誤解，因為它的形狀並不是帶狀的，而是比較像甜甜圈。有人建議依據它的磁性而稱為「磁球」，木星、土星等行星也具有類似的輻射帶，一般就稱為「磁球」。 太陽風、閃焰與極光 太陽風中的帶電粒子被地球磁場捕獲，束縛在范艾倫輻射帶中流竄。當這些粒子進入極區上空時，與極區上空大氣中的原子或分子碰撞，使大氣中的原子或分子被激發而放光，便形成美麗的極光，並隨著空氣的流動飄移，形成舞動的光幕，如絲如緞，動人心弦。 極光的顏色主要來自氧原子與氮分子的激發，一般有紅色、綠色，也有黃色與紫色。極光高度約在 100 ~ 300 公里之間，再高，通常沒有足夠的中性原子可供激發形成極光。 極光的學名叫做 aurora，發生在北極地區的稱為「北極光」（aurora borealis），發生在南極上空的稱為「南極光」（aurora australis）。 太陽活動與黑子數量有密切的關係，當黑子數量達到極大期時，閃焰次數增多，規模也比較大，轟擊到地球上的太陽風粒子也多而密集，使極光發生的次數較多、規模也較大，是觀賞極光的好時機。1989 年與 2001 年初正是太陽活動極大期，產生許多大規模的極光，讓專家與大眾都大飽眼福。 當太陽發生大型閃焰時，雖然有機會觀賞到壯觀的極光，但湧到的大量帶電粒子會對地球大氣造成影響。所造成的影響主要有兩項。一是大量帶電粒子轟擊地球大氣，影響游離層反射短波無線電的能力，使短波通訊受到干擾或斷訊。二是大量帶電粒子的轟擊加熱了地球高層大氣，使得大氣膨脹，增加了人造衛星的空氣阻力，讓人造衛星的速度減緩，高度也降低，縮短了人造衛星的使用年限。 在上一次太陽活動極大期時，所發生的一次閃焰就使加拿大海防部隊通訊中斷 1 天，也使觀察太陽的太陽極大期任務衛星縮短壽命，最後在 1989 年 12 月 2 日墜落於地球大氣的過程中焚毀。 科學家曾利用衛星測量極光的強度，但是 1989 年那次極光的範圍之廣，才真正讓大多數人見識到極光的不凡之處。 極光通常只能在高緯度（60 度以上）地區見到，在 1989 年發生的極光，卻是南至美國佛羅里達州的威斯特礁和墨西哥的猶加敦半島都可見到。有人被天空火光般的色澤嚇壞了，打電話報警，有些人則看得心醉神迷。 這一次的極光出現在加拿大魁北克上空後不到 90 秒鐘，伴隨而來的磁暴便癱瘓了魁北克全省的供電系統，6 百萬加拿大人有好幾個小時無電可用。同一時間，羅盤的讀數變得不準確，車庫電動門自行開關的事件頻傳，無線電傳輸與海岸導航系統遭到干擾，部分衛星回傳的資料也暫時中斷了。 就像所有美麗的奇景一樣，雖然能夠預期極光發生的可能性，極光仍然是可遇而不可求的。如果遇上滿天雲或是暴風雨的天氣，即使發生極光現象，也無法觀賞。 人們對極光的認識，也與日全食、彗星一樣，花了數千年才從外貌、顏色的觀察而進入本質的了解，由驚懼轉為觀賞。人類對大自然的認識，由無知轉向了解的過程何其漫長，極光只不過是其中一例罷了。

2006-09-25 11:39:26 補充：
極光的網路資源

想要觀賞美麗的極光影像，可以到這網頁一遊，極光影像數量之多、變幻無窮，一定讓你驚嘆：http://climate.gi.alaska.edu/Curtis/curtis.html。

2006-09-25 11:39:43 補充：
研究極區上空的大氣與電離層的波克‧佛來特研究所，位於阿拉斯加費爾班克斯（也是觀賞極光的理想地點之一）以北約 50 公里處，是世界上唯一由大學（阿拉斯加大學）擁有的科學火箭發射場，與美國航空暨太空總署簽有合約。專屬網頁中，有用監視器記錄的黑白極光動態影像（mpeg 檔），有興趣的人可以至下址觀賞：http://www.pfrr.alaska.edu/aurora/INDEX.HTM。

2006-09-25 11:39:51 補充：
「極區任務」是美國航空暨太空總署的計畫，在 1996 年 2 月 24 日發射一個繞極轉動的觀測衛星，每 17 小時繞地球一圈，以多重波段拍攝極光影像，包含了紫外線、可見光與Ｘ光，其網址是：http://www-istp.gsfc.nasa.gov/polar/。

2006-09-25 11:40:25 補充：
不好意思呀，因為有字數限制，所以我只能用補充說明的把資料給你。希望對你有幫助

Answer 2

這有類似的

▶▶http://qoozoo1400703.pixnet.net/blog

Answer 3

1.極光原理當極光出現，居住於南北極圈的人會看見夜空有不斷變化的美麗光芒。很多人以為極光的形成與地球以外的太空無關，其實極光的成因與太陽黑子有很大的關係。在我們介紹極光的成因之前，不如讓我們先對太陽作一點較深入的了解。大家都知道，太陽是一個十分熱的火球。它的表面溫度大約是六千度。每時每刻，太陽表面都會將太量粒子往外太空射出去。這就是天文學家經常提到的太陽風。當極光出現，居住於南北極圈的人會看見夜空有不斷變化的美麗光芒。很多人以為極光的形成與地球以外的太空無關，其實極光的成因與太陽黑子有很大的關係。在我們介紹極光的成因之前，不如讓我們先對太陽作一點較深入的了解。大家都知道，太陽是一個十分熱的火球。它的表面溫度大約是六千度。每時每刻，太陽表面都會將太量粒子往外太空射出去。這就是天文學家經常提到的太陽風。生活在香港的我們，也許沒有機會看見極光。但對於居住在極北或極南地域的人們，極光是一場神秘的夜空之舞。閃爍的淺綠色光弦形狀在不斷地變化，就像輕柔的窗簾，被微風所牽動，婉延在寧靜而寒冷的夜空中。極光的光度會改變，當它最明亮的時候，多種顏色相繼出現，璀燦悅目。極光到底是甚麼？很久以前，人們以為極光只是太陽光被天上微小的冰塊反射而成的，但當科學家分析極光的光譜時，發現它與太陽的光譜並不相似，由此否定了這個說法。另一方面，極光的光譜卻和一些氣體在極高電壓下放電的光譜有不少相似之處。事實上，極光是地球大氣高層的氣體分子或原子受來自太陽的高能電子碰撞後發射的。簡單來說，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。這個模型解釋了極光的顏色。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。這些次要的激發豐富了極光的顏色，為這道美麗的卷簾添上了悅目的花邊。極光與太陽活動有關嗎？有關。產生極光的高能電子來自太陽。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。這些帶電粒子帶同太陽的磁場，走過了差不多兩天的路程才來到地球。電子遇上了地球的磁場後又會被俘虜，最後被牽引至地球南、北極附近，與大氣高層的粒子碰撞，形成絢麗的極光。因此，極光的出現與太陽的活動息息相關。太陽的活躍週期為十一年，即每隔十一年，太陽的活躍程度便會到達高峰。在這些太陽暴怒的時候，它的表面可能發生一些稱為耀斑的高能爆發，伴隨著爆發的是大量在日冕中的帶電粒子被拋射出太空。這些極高能的粒子可能帶來了比平時大千倍的能量，使極光變得非常燦爛，高度也增加了，甚至在美國也可看到。
圖片參考：http://raid.lcjh.tpc.edu.tw/teacher_club/images/pole-light/9_small.jpg
　　　　　　　

Answer 4

在北極圈內，經常可以看到一種絢麗壯觀的「北極光」（aurora borealis）；在南極圈內所見的類似景象，則稱為「南極光」（aurora australis）（圖1、2）。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。

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（solar wind）。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（magnetosphere） 。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。但是，這裡的電視螢幕卻不是20吋或是29 吋，而是直徑為40000公里的極區高空大氣。通常，地面上的觀眾在某個地方只能見到畫面的五十分之一。在電視映像管中，電子束擊中電視螢幕，因為螢幕上塗有發光物質，會發射出光，顯示成圖像。同樣，來自空間的電子束，打入極區高空大氣層時，會激發大氣中的分子與原子，導致發光，人們便見到了極光的圖像顯示。在電視映像管中，是一對電極和一個電磁鐵作用於電子束，產生並形成一種活動的圖像。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。

　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。

　在寒冷的極區，人們舉目瞭望夜空，常常可見到五光十色、千姿百態、各式各樣形狀不同的極光。毫不誇大地說，在世界上簡直找不出完全一樣的極光形體來。從科學研究的角度，人們將極光按其形態特徵分成五種：一是底邊整齊微微彎曲的圓弧狀極光弧（或稱為弧狀極光）；二是有彎扭摺皺的飄帶狀極光帶（或稱為帶狀極光）；三是如雲朵一般的片朵狀極光片（或稱為片狀極光）；四是像面紗一樣均勻的帳幔狀極光幔（或稱為幕狀極光）；五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。

結語

　公元1999年底到2000年初，是太陽黑子活動的極大期，劇烈的地球磁爆預期會在2002年達到極大，2001年到2003年間極光活動也將會更為精彩。如果您計畫進行觀賞極光之旅，不妨選擇在3月份和9月份，那會是最理想的好時刻。