極光是如何煉成的？

新聞 04-03

原標題：極光是如何煉成的？

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2016年3月14日拍攝的北極光，最常見的極光是綠色，圖片中可以看到非常少見的紫色，並夾雜著藍色和紅色

Credit: Olivier Morin/AFP/Getty Images

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黑暗的晴朗天空，遠離都市的光害，我們裸眼可以看到月亮、行星、恆星、銀河，甚至還有很多深空天體。但如果我們身處靠近兩極地區，並在合適的情況下，我們可以看到閃爍著移動著的色彩光幕——極光。通常是鮮艷的綠色，有時會出現藍色和紅色。歷史長河，人們讚歎著南北極極光勝景，但並不知道它是如何產生的，這讓極光更加神秘，關於它的魔幻故事在高緯度地區廣為流傳。現在我們不僅知道它緣何而來，還能夠準確預測在何時何地上演、是否壯觀，從而規劃自己的極光之旅。

2015年11月12日，在挪威北部小城希爾科內斯拍攝的典型極光。

Credit: Jonathan Nackstrand/AFP/Getty Images

隨著海拔的升高，大氣層開始變得稀薄，大氣的各種特性開始改變。在大約80-105公里的高度，稀薄的大氣中有一層鈉，它會在太陽輻射下進入激發態。到晚上，大氣冷卻，鈉離子狀態還原，並輻射出黃色光線（電磁波波長決定顏色）。而高層大氣中稀薄的氮、氫、氧會以各種形式結合，產生多種光學透鏡效果，從而呈現出多變的極光秀。

國際空間站拍攝的南極光，黃綠光是最常見的，由外層的稀薄大氣中被激發的鈉和氧發出

Credit: ESA/NASA

鈉層下面的羥基，會形成紅色氣輝。在鈉層上方的氧原子及氮氧化物（NO）則會產生明亮的綠色。在這一層的上邊緣，當氧原子在夜間合成為氧分子，又會釋放出藍色光線。在更高海拔處，激發的氧原子和激發的羥基自由基（OH-）中的電子軌道下降時，又會產生紅色光芒。

第30期國際空間站指揮官丹·勃班克拍攝的氣輝背景下的愛喜彗星

Credit: NASA/Dan Burbank

這種太陽光與地球大氣的相互作用無時不刻的發生著。在日間，日光激發地球大氣的原子、分子和離子，使它們激發或離子化；到晚上，電子由高能級回歸低能級，發射不同波長的光。此外，由於太陽給地球帶來的不僅是光線（電磁波），還包括粒子。太陽風就是一種持續的粒子流，不但經過地球、其他行星，甚至最終到達太陽系外。不時發生的太陽耀斑、日冕物質拋射等現象，還會拋來更多更高速度的粒子，形成更加壯觀的極光！