作者|周已皓

審核|黃堅(jiān)

編輯|趙經(jīng)遠(yuǎn)

夢(mèng)幻的極光（圖片來(lái)源于wikipedia）

千百年來(lái)，極光以其紅配綠的夢(mèng)幻色彩征服了無(wú)數(shù)仰望星空的眼睛。平日里被嫌棄的“紅配綠”配色，在大自然的調(diào)色板上卻美得無(wú)與倫比。

這樣絕美的景象是如何形成的呢？答案來(lái)自于太陽(yáng)活動(dòng)。太陽(yáng)有時(shí)會(huì)噴出高速移動(dòng)的太陽(yáng)風(fēng)，地球的磁場(chǎng)好比圍欄，會(huì)將大部分洶涌而來(lái)的太陽(yáng)風(fēng)粒子擋開(kāi)。不過(guò)在地球的南北磁極地區(qū)，地球磁場(chǎng)留下了兩條通道，來(lái)自太陽(yáng)的高速帶電粒子由此俯沖進(jìn)大氣層，與大氣里的原子和分子相撞。這樣的碰撞使得分子和原子被激發(fā)，以光子的形式釋放多余的能量，從而向我們展示了夢(mèng)幻的極光。

極光形成原理（圖片來(lái)源于NASA）

由于太陽(yáng)風(fēng)粒子撞上不同的大氣分子，會(huì)產(chǎn)生不同顏色的光帶，因此極光具有絢麗的美妙色彩。

當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)烈的時(shí)候，高速粒子撞擊高空稀薄的大氣，氧原子被激發(fā)，就會(huì)釋放波長(zhǎng)約630 納米的紅光。因?yàn)檠踉又挥性谙”〉母呖詹拍鼙患ぐl(fā)出紅光，因此這種紅色的極光常在極光的最高處出現(xiàn)；而在高度稍低的區(qū)域，空氣較密，氧原子會(huì)在波長(zhǎng)約557.7納米處發(fā)出綠光。綠色是最常見(jiàn)的極光顏色，而且人眼對(duì)綠色特別敏感，因此綠色極光看起來(lái)格外顯眼。

激發(fā)態(tài)氧原子會(huì)形成紅色和綠色的極光（圖片來(lái)源于Alienyrox）

低空大氣的氮分子則負(fù)責(zé)極光中的藍(lán)紫色調(diào)。當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)烈的時(shí)候，太陽(yáng)風(fēng)粒子有可能會(huì)深入較低的大氣層，并與這里的氮分子或其電離形式相遇，氮分子被激發(fā)，隨后迅速放出藍(lán)光或紫光。我們有時(shí)會(huì)在極光的下部邊緣看到一圈泛著紫藍(lán)的光暈，但這種顏色的極光常常會(huì)被漆黑的夜幕和光污染遮蔽，因此并不容易被注意到。

電離氮分子會(huì)形成紫色和藍(lán)色的極光（圖片來(lái)源于Alienyrox）

極光并非隨機(jī)出現(xiàn)在天空中，而是圍繞地磁北極和南極形成一個(gè)橢圓形光帶，仿佛給地球戴上了兩個(gè)發(fā)光的花環(huán)。這個(gè)被稱為“極光橢圓”的光帶通常位于高緯度地區(qū)上空，只有當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)異常強(qiáng)烈時(shí)，才有可能擴(kuò)張到中低緯度。當(dāng)你身處高緯度的極光帶下方時(shí)，仰頭即可見(jiàn)到頭頂上舞動(dòng)的綠色帷幕，其邊緣可能會(huì)映襯著紫色和紅色的極光。然而，隨著觀測(cè)者地理位置的變化，看到的極光顏色也會(huì)不同。想象在劇院看演出：坐在舞臺(tái)下方的觀眾能看到演員五彩繽紛的服飾細(xì)節(jié)；而坐在遠(yuǎn)處看臺(tái)的人可能只能瞧見(jiàn)演員頭頂?shù)囊荒凉狻Ｍ?，?dāng)我們?cè)诒卑肭蛑芯暥鹊貐^(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)望向北方（或在南半球中緯度地區(qū)望向南方）天際時(shí)，往往只能看到極光的上部邊緣，它們位于地平線附近，隱隱泛著紅光。這是因?yàn)榧t色極光來(lái)自大氣的最高層，它的可觀測(cè)范圍往往更加廣泛，因此在條件合適的時(shí)候可以被較低緯度地區(qū)的人看到。而此時(shí)綠色和紫色部分因?yàn)楦叨雀?，要么被地平線遮擋，要么距離太遠(yuǎn)而難以辨認(rèn)。

南緯33度（左）和南緯43度（右）的極光（攝影：周已皓）

極光以其獨(dú)特的魅力，激發(fā)著人們不斷探索宇宙奧秘的好奇心。它點(diǎn)亮夜空的同時(shí)，也為我們追尋科學(xué)真理提供了持久的啟示與動(dòng)力。

參考資料

[1]黃亞芳.極光是怎樣形成的？[J].天文愛(ài)好者,2015(2):48-50.

[2]破解地球極光之謎[J].天文愛(ài)好者,2006(10):28-28.

[3]溫學(xué)詩(shī).地上天上看極光[J].航天,1999(6):24-26.

[4]千影.來(lái)自太陽(yáng)的極光“制造者”[J].我們愛(ài)科學(xué),2024(20):8-11.

[5]張邦維.壯觀迷人的極光[J].科學(xué)之友,2011(7):30-31.

[6]張邦維.極光的種類[J].科學(xué)之友,2011(7):31-31.

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