豐顏風語集 :親子「話」「畫」英文童書繪本

極光（英語：Aurora）是在高緯度（北極和南極）的天空中，帶電的高能粒子和高層大氣（熱層）中的原子碰撞造成的發光現象。帶電粒子來自磁層和太陽風，在地球上，它們被地球的磁場帶進大氣層。大多數的極光發生在所謂的「極光帶」，在觀察上，這是在所有的經度上距離地磁極10°至20°，緯度寬約3°至6°的帶狀區域。太陽風受到地球的磁場導引直接進入大氣層。當磁暴發生時，在較低的緯度也會出現極光。極光不只在地球上出現，太陽系內的其他一些具有磁場的行星上也有極光。

在英、法等許多西方語言中，人們遵照伽利略的習慣，直接用奧羅拉（Aurora）女神的名字來稱呼極光現象。

極光是地球周圍的一種大規模放電的過程。來自太陽的帶電粒子到達地球附近，地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當他們進入極地的高層大氣（>80km）時，與大氣中的原子和分子碰撞並激發，能量釋放產生的光芒形成圍繞著磁極的大圓圈，即極光。

極光最易出現的時期是春分和秋分兩個節氣來臨之前，且春秋兩季出現頻率更甚夏冬。這是因為在春分和秋分兩節氣時地球位置與「磁索」交錯最甚。^[18]另外，在太陽黑子多的時候或當太陽週期在日冕大量拋射增加和太陽風強度增強的階段時，極光出現的頻率和亮度也會增加。

通常極光出現時，是呈現瀰漫性的發光或"窗簾"，大致向東西方向擴展。有些時候，它們形成"靜態弧"，其它的"活躍極光"則會不停的變化，不斷的改變形態。每一個簾幕由許多平行的光線組成，每一條光線都內襯著當地的磁場線，暗示極光的形狀受到地球磁場的約制。事實上，衛星顯示電子循著磁場線，朝向地球方向螺旋著移動。

與窗簾相似，但皺摺更為強烈的被稱為"條狀（striations）"；當磁場線導引明亮的極光在觀賞著的上方綻放，則可能呈現"冕狀"或發散的輻射狀，這是透視造成的效果。

地球的極光主要有紅、綠二色是因為在熱成層的氮和氧原子被電子激發，分別發出紅色和綠色光。

氧的輻射：綠色或褐紅色，具體取決於所吸收的能量。

氮的輻射：藍色或紫色；如果收回一顆被電離的電子會輻射出藍色；從激發態回到基態是紅色。

氧回到基態是不尋常的：它可以在0.75秒輻射出綠光，但要長達兩分鐘的時間才能輻射出紅光。與其它原子或分子的碰撞會吸收激發的能量，並阻止輻射。因為在大氣層的最頂端，氧含量有較高的百分比，但碰撞是稀稀落落的，所以氧有足夠的時間輻射出紅光。下降到較低層，碰撞的頻率變得頻繁起來，就沒有足夠的時間釋放出紅光，最終，連綠光都因為碰撞過於頻繁也被阻止了

這就是為何在不同的高度會輻射出不同的顏色；在最高處，由氧的紅光主導，然後是氧的綠光和氮的藍光與紅光，最後只有氮的藍光與紅光，而碰撞阻止了氧輻射出任何的光線。綠色是極光中最常見的顏色，在它的後方（上方）是粉紅色，混合著淺綠色和紅色，緊接著是純紅色、黃色（紅色和綠色的混合），最後是純藍色。

• 紅色：出現在最高處，是激發的氧原子輻射出630奈米的電磁波，原子的低濃度和眼睛對此波長的低靈敏度，使這種顏色只有在太陽活動強烈的情況下才能被看見。低的氧原子數量和逐漸降低的濃度使它們非常微弱，通常只能在簾幕狀極光的頂端部分看見。
• 綠色：在較低的高度，較頻繁的碰撞支撐了氧在557.7奈米的輻射；相當高的氧原子濃度和眼睛對綠色的光較敏感，使綠色的極光最為常見。激發的氮分子（由於N₂的高度穩定，氮原子非常罕見）在這兒發揮了作用，在碰撞中可以將能量轉移給氧原子，然後氧會釋放出綠光（紅光和綠光的混合可以產生黃色光或粉紅色的光）。氧原子的濃度在100公里的高度迅速的降低，使得極光簾幕的底部在這個高度上突然的結束。
• 黃色和粉紅色是紅色和綠色混合的結果。
• 藍色：在低海拔處，氧原子的數量越來越少，電離的氮分子取而代之成為發出可見光的主體。它發出的是波長是大量分布在紅色和藍色，並以428毫微米（藍色）為主要的譜線。藍色和紫色的發射通常出現在簾幕的底端，顯示太陽的活動非常活躍。

• 極光依性質可分為擴散極光和分立極光兩種類型。即使在黑暗的天空中，肉眼可能還是看不見擴散極光散發出瀰漫在天空中的微光和形狀，但它定義出了極光帶的範圍。分立極光是在幾乎看不見的擴散極光中能夠明確看出形狀的部份，肉眼很容易就能看見它們，最亮時的亮度足以在夜晚閱讀書報。但分立極光還是只能在夜空中被看見，因為它的亮度還不足以在陽光下呈現。極光在極光帶中出現時通常是彌漫性的光斑或弧形，且通常是在裸眼可見的程度之下。分立極光通常會顯示出磁場線或像簾幕狀的結構，最常見的是綠色的螢光，並且可以在數秒鐘內發生變化，或是幾個小時光度都不變。