為什麼會有極光? 極光是如何產生的? 我要清楚的答案

Question

我想了解極光是怎麼產生的!! 如果可以 我希望可以告訴我及光的主要成份或主要的構造!! 還有為何極光只出現在特定的地點? 最後及光是發生於什麼時候? 我希望能得到清楚一點的答案!! 大放送唷 20點!!

Answer 1

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。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。極光依其性質可分為連續一片的「擴散極光」，以及不連續的「分立極光」。「擴散極光」如同氣輝般，光度暗淡且均勻的分布在中、高緯度的夜空中。「分立極光」則由許多極光弧，如皇冠般戴在高緯區的夜空電離層上。極光的放電原理與霓虹燈管十分類似。在幾近於真空的環境下，在比較低的電壓下就可以產生放電作用。極光的發生通常是在地球大氣層外圍的電離層，電離層中空氣稀薄，因此是容易放電的環境。 當從太陽表面"吹送"出來的太陽風到達地球時，太陽風中的高能量帶電粒子，會順著地磁的磁力線方向往"兩極"（所以亞熱帶是看不到的!）方向移動，這些帶電粒子到了電離層，與大氣中氣體原子碰撞放電，就會發出瑰麗的極光。 由於高層大氣中，氧原子含量較高，因此我們看到的極光多為綠白色，也就是氧原子被電離之後發出的光顏色，而偶爾看到像閃電那樣的紫紅色，則是氮原子電離後發光的顏色。而除了地球之外，天文學家們觀察到其他行星也有極光的現象。 造成擴散極光的高速電子來自內磁層： 內磁層中，原來沿磁場線來回彈跳的高能電子，被擾動的電場與磁場散射後，無法繼續來回彈跳而落入電離層中，並與電離層中的氫原子碰撞發出紅光。由於這些電子一個一個落下來，好像下毛毛雨一般。因此所產生的極光也像毛毛雨弄溼地面一般，呈現相當均勻的分布。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。

Answer 2

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://aeea.nmns.edu.tw/geo_home/geo_93/aurora3.JPG
上圖：氧原子被電離後的白綠色極光     上圖：氮離子被電離後的青藍色極光      上圖：氧氣被高電子能打到激發血紅色極光

Answer 3

從太陽表面的日冕洞，有穩定之高速帶電粒子吹出，是為太陽風，太陽風以每秒約400公里的速率衝向行星際空間。當到達地球附近時，有的帶電粒子被地球磁場捕擭而形成內、外范艾輪輻射帶，一部分帶電粒子會從地磁場磁尾，沿著磁力線進入地球的『南北極區』，由高空進入地球大氣，高能帶電粒子與空氣分子碰撞而產生極光。

=>故極光通常是南北兩極同時發生，而在中低緯度地區，尤其是赤道附近，很少出現極光。

=>地球有『磁場』，會因太陽風的帶電粒子與大氣分子碰撞而產生極光，同樣道理，太陽系其他有磁場的行星，如木星、土星也會產生極光。

極光的成因

極光與地球高層大氣和地球磁場的相互作用有關，又與太陽噴發出來的高速帶電粒子流有關，這種粒子流稱為太陽風（solar wind）。形成極光必要的條件是行星大氣、行星磁場和太陽風，缺一不可。具備這三個條件的太陽系其他行星，如木星、土星周圍也會產生極光，這已被天文觀測的事實所證明。

地球磁場分布在地球周圍，受太陽風的吹拂，面向太陽的地球磁場被壓縮，背向太陽的地球磁場被拉長，形成一個棒槌狀的腔體，它的科學名稱叫做磁層（magnetosphere） 。更具體一點，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，聚焦到地磁的南北極，極區大氣就像映像管的螢光幕，極光就像電視螢幕上移動的圖像。但是，極區的電視螢幕卻不是20吋或29 吋，而是直徑為40000公里的極區上層高空大氣。通常，在極區裏欣賞極光的觀眾在極區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，會顯示成圖像。同樣，來自太陽風所攜帶的帶電粒子流，打入極區上方高空大氣層時，會激發大氣中的分子與原子，導致各種不同 波長的光子射出，人們便見到不同顏色極光的圖像顯示。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。

極光不僅是光學現象，還是無線電現象，可以用雷達進行探測研究，它還會輻射出無線電波。極光不僅是科學研究的重要課題，也直接影響到無線電通訊、長電纜通訊，以及電力傳送線等許多實用工程項目，極光甚至可以影響到氣候。

長期觀測統計結果顯示，極光最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，稱為極光區。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有關。

相關極光資料來源網址：
http://raid.lcjh.tpc.edu.tw/teacher_club/pole-light.htm
http://www.ss.ncu.edu.tw/~SpaceEdu/aurora/neon.html
http://www.ss.ncu.edu.tw/~SpaceEdu/database/IntroSpace_notes_exam/new_Aurora.html
http://home.kimo.com.tw/a02233/new_page_12.htm
http://home.tjjh.kh.edu.tw/~enchant/new/ray.htm
http://tam.educities.edu.tw/pageFrame.php?month=200411

Answer 4

極光

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。

Answer 5

地球磁場像一個大電源，不斷地向南、北磁極上空的氣體中提供大量的帶電粒子，受到空氣的電阻絕緣作用，帶電粒子通常會長時間的滯留在南、北磁極上空的氣體中，由於南、北磁極上空的氣體中滯留有大量的帶電粒子，其電場作用改變了帶電粒子周圍氣體分子的能級，使其被維持在某一激發態或稱亞穩態上，使得氣體分子之間的相互碰撞作用足以令氣體分子的能級由一個定態躍遷到另一個定態，並可發出各種顔色的極光。由於極光是處於亞穩態的氣體分子之間的相互碰撞作用産生的，因此，極光才會如此輕柔、飄忽不定，五顔六色、千姿百態。