北極光形成的原因?

北極光如何形成？

極光是怎麼產生的呢

許多世紀以來，這一直是人們猜測和探索的天象之謎。從前，愛斯基摩人以為那是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬。13世紀時，人們則認為那是格陵蘭冰原反射的光。到了17世紀，人們才稱它為北極光——北極曙光（在南極所見到的同樣的光稱為南極光）。

隨著科技的進步，極光的奧祕也越來越為我們所知，原來，這美麗的景色是太陽與大氣層合作表演出來的作品。在太陽創造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風”。太陽風是太陽噴射出的帶電粒子，是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流。太陽風在地球上空環繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場。地球磁場形如漏斗，尖端對著地球的南北兩個磁極，因此太陽發出的帶電粒子沿著地磁場這個“漏斗”沉降，進入地球的兩極地區。兩極的高層大氣，受到太陽風的轟擊後會發出光芒，形成極光。在南極地區形成的叫南極光。在北極地區形成的叫北極光。

1890年，挪威物理學家柏克蘭認為，離地球1.5億千米的太陽幾乎連續不斷地向地球放射物質點。而離地球5萬千米至6.5萬千米以外有一層磁場將地球罩住，當太陽的質點直射這層磁場而被擋住時，它便向地球四周擴散，尋找鑽入的空隙，結果約有1％的質點鑽入北磁極附近的大氣層。每顆太陽質點含有等於1000伏特的電力。它們在100千米外的高空大氣層中與原子和多半由氧和氮構成的分子相遇，原子吸收了太陽質點所含的一部分能量時，立即又將這能量釋放出來而產生極強的光，氧發出綠色和紅色的光，氮則發出紫、藍和一些深紅色的光。這些繽紛的色彩組成了綺麗壯觀的極光景象。

目前，許多科學家正在對極光作深入的研究。人們看到的極光，主要是帶電粒子流中的電子造成的。而且，極光的顏色和強度也取決於沉降粒子的能量和數量。用一個形象比喻，可以說極光活動就像磁層活動的實況電視畫面。沉降粒子為電視機的電子束，地球大氣為電視屏幕，地球磁場為電子束導向磁場。科學家從這個天然大電視中得到磁層以及日地空間電磁活動的大量信息。例如，通過極光譜分析可以瞭解沉降粒子束來源，粒子種類，能量大小，地球磁尾的結構，地球磁場與行星磁場的相互作用，以及太陽擾亂對地球的影響方式與程度等。

極光不但美麗，而且在地球大氣層中投下的能量，可以與全世界各國發電廠所產生電容量的總和相比。這種能量常常攪亂無線電和雷達的信號。極光所產生的強力電流，也可以集結在長途電話線或影響微波的傳播，使電路中的電流局部或完全“損失”，甚至使電力傳輸線受到嚴重干擾，從而使某些地區暫時失去電力供應。怎樣利用極光所產生的能量為人類造福，是當今科學界的一項重要使命。

極光 常常出現於緯度靠近地磁極地區上空大氣中的彩色發光現象。一般呈帶狀、弧狀、幕狀、放射狀，這些形狀有時穩定有時作連續性變化。 極光是來自太陽活動區的帶電高能粒子“可達1萬電子伏”流使高層大氣分子或原子激發或電離而產生的。由於地磁場的作用，這些高能粒子轉向極區，所以極光常見於高磁緯地區。在大約離磁極25°—30°的範圍內常出現極光，這個區域稱為極光區。在地磁緯度45°—60°之間的區域稱為弱極光區，地磁緯度低於45°的區域稱為微極光區。 極光下邊界的高度，離地面不到100公里，極大發光處的高度約110公里左右，正常的最高邊界為300公里左右，在極端情況下可達1000公里以上。 根據近年來關於極光分佈情況的研究，極光區的形狀不是以地磁極為中心的圓環狀，而是更像卵形。 極光的光譜線範圍約為3100—6700埃，其中最重要的譜線是5577埃的氧原子綠線，稱為極光綠線。 早在2000多年前，中國就......

北極光是怎麼形成的？

1)由於從太陽射來的電子接近地磁場之偏轉，及繞磁極集中成螺旋狀所引起之輻合效應。為通過極稀薄而最冷之高氣層之放電，造成大氣中的瑰麗發光現象。形狀有拱弧，長條與薄霧等，所呈狀態從跳動，閃爍到爆炸都有。極光顏色通常是白中帶綠，帶紅，帶黃，帶藍，帶紫或粉紅，持續時間從數小時至數日不等

(2)為什麼極光只出現於地球兩極地區？原來地球有著強大的磁場，來自太陽的帶電粒子受到地球磁場的影響，由於磁力線輻合的效應，這些電子與正離子所構成的氣體(我們稱他為電漿)會在沿地球磁場線方向產生一個向上的電場，於是電漿中的電子就被此電場加速，打入高緯度之電離層，所以只有射向兩極地區的帶電粒子才能進入高層大氣產生極光。

(3)地磁北極在加拿大(地磁北極距地理北極約1200km之遠。兩者以地心相交約11.5o。)，故在加拿大南部和美國北部常見到極光，西伯利亞之低磁緯度較少見到 。平時越高磁緯度地區才能看見北極光，但逢太陽風暴之激烈程度於稍低磁緯度地區也能看到。 科學家已能正確預測十一年為週期之太陽風暴，大量的從太陽風暴中的帶電粒子衝向地球，與地磁場之交互作用產生絢爛景緻的北極光。公元二千年正逢十一年週期高峰，於稍低磁緯度地區也能看到。。

(4)位在北極的稱為北極光，位在南極的稱為南極光，就如同天使頭上的光環一般，套在地球南北極的夜空中。北極光與南極光有時可如同鏡中影像般成對出現。

參考資料：bbs.cersp.com/...=16217

為什麼會有北極光？？怎麼形成的

極光（Aurora或Polar light）出現於星球的高磁緯地區上空，是一種絢麗多彩的發光現象。而地球的極光，由來自地球磁層或太陽的高能帶電粒子流（太陽風）使高層大氣分子或原子激發（或電離）而產生。

原理

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。但2007年美國國家航空航天局“THEMIS”任務的資料顯示，在春分和秋分兩節氣時地球位置與“磁索”交錯最甚，而非因四季交替影響才有此結果。[1]另外，在太陽黑子多的時候，極光出現的頻率也大。

[編輯] 過去的理論

在過去，有些理論被用來解釋這種現象，但現在都已經過時了。

本傑明佛蘭克林（Benjamin Franklin）的理論：神奇的北極光是濃稠的帶電粒子和極區強烈的雪和其他的溼氣作用造成的。

極光的電子來自太陽發射的光束。這是克利斯蒂安柏克蘭在1900年提出的說法，她在實驗室用真空室和磁化的地球模型，顯示電子是如何被引導至極區。這個模型的問題包括本身缺乏在極區的極光、負電荷本身自行散射這些光束、而且在近期內仍然缺乏任何太空中的觀測證據。

破水桶理論：極光是溢流出的輻射帶，這是詹姆斯範艾倫和工作夥伴大約在1962年首先提出的。他們指出在輻射帶內獲得的巨大能量很快就會在極光的漫射中耗盡。不久之後，很明顯的陷在輻射帶內的都是高能的帶正電離子，而在極光內幾乎都是能量較低的電子。

極光是太陽風中的粒子被地球的場線引導至大氣層頂端造成的。這適用於極光的尖點，但在間點之外，太陽風沒有直接的作用。另一方面，太陽風的能量主要都留駐在帶正電的離子，電子只有0.5eV，而在尖點上會上升至50-100eV，這仍然遠低於極光的能量。

[編輯] 現在的理論

根據美國國家航空航天局“瑟宓斯衛星任務”（2007/12）（Themis mission）傳回的新數據，科學家發現太陽釋放的帶電粒子像一道氣流飛向地球，碰到北極上空磁場時又形成若干扭曲的磁場，帶電粒子的能量在瞬間釋放，以燦爛眩目的北極光形式呈現，而地球的極光主要只有紅、綠二色是因為在熱成層的氮氣和氧原子被電子破撞，分別發出紅色和綠色光。

這項研究系由美國加州大學洛杉磯分校的安吉羅波洛斯主持，其研究結果已於2007年12月9日在“美國地球物理聯合會”的學術會議中發表。

瑟密斯衛星任務的5個人造衛星群2007年2月成功發射升空，3月在阿拉斯加和加拿大上空偵測到北極光出現兩小時，同一時間衛星也偵測到帶電粒子流接觸到北極磁場。而讓安吉羅波洛斯驚訝的是，帶電粒子和磁場接觸形成的地磁風暴以每分鐘650公里的速度掠過空中，威力相當於芮氏規模5.5的地震。

科學家早就懷疑，北極光的能源來自帶電粒子與北極磁場接觸產生的扭曲磁場，但這個理論一直到今年5月才獲得證實，當時瑟密斯任務的衛星群從地球上空6萬多公里首度測到扭曲磁場的結構。

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（Field line）集中到南北兩極。當他們進入極地的高層大氣時，與大氣中的原子和分子碰撞並激發，產生光芒，形成極光。[2]

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。

在北半球觀察到的極光稱北極光，南半球觀察到的極光稱南極光。部份中國學者認為《山海經·大荒北經》中的燭龍是指極光，古人形容為“人面蛇身，赤色，身長千里，鐘山之神也。”。也有科學家發現火星、木星上的極光[3]。

[編輯] 形態

極光按形態可分為：

勻光弧極光

射線式光柱極光

射線......

北極光產生的原因是什麼

極光發現的歷史很早，《河圖稽命徵》上說：“附寶（黃帝之母）見大電光繞北斗權星，照耀郊野，感而孕二十五月，而生黃帝軒轅於青邱。”這很可能是指極光。部份中國學者認為《山海經·大荒北經》中的燭龍是指極光，古人形容為“人面蛇身，赤色，身長千里，鐘山之神也。”。

1619年，伽利略以曙光女神奧羅拉（Aurora） 之名創造出aurora borealis 一詞。伽利略解釋極光是由反射從地球上上升蒸氣的太陽光。

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。但2007年美國國家航空航天局“THEMIS”任務的資料顯示，在春分和秋分兩節氣時地球位置與“磁索”交錯最甚，而非因四季交替影響才有此結果。[2]另外，在太陽黑子多的時候，極光出現的頻率也大。