彩虹極光

2014/12/05 |

太空天文

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極光源自於太陽，自太陽抛出的高能粒子（也稱為太陽風），在接近地球時撞擊了上層大氣中的原子或離子而產生這般燦爛的天象。極光的顏色則是由於大氣中的原子吸收撞擊能量後再以發光的方式釋放出這些能量，因原子的不同產生了綠色或藍色各種不同的顏色的極光。大氣主要由氮（78%）與氧（22%）所組成，綠色光是來自氧原子被外來電子撞擊後，本身電子被激發至高能階激態，再放出光子躍遷至低能階。當原子離開激態所放出的光子為單一頻率的綠光，我們就看到了綠色的極光。極光大約在400～1000公里的高空即已發生，但是在100公里以下時，由於大氣太過濃密而使原子本身的碰撞都無法放出足夠的光，在低高度處，氮則會放出紫色、藍色與紅色的光，由於氮原子放出光子較快，所以極光較低的部分看起來比高處移動要快。較慢的部分主要是由氧原子放出的光。

通常極光會同時發生於地球的南北極，除此之外太陽系的其他行星也有極光的現象，如下圖是哈柏太空望遠鏡於1998年以紫外光拍攝的木星極光，另外一張是2004年1月哈柏太空望遠鏡以紫外光拍攝的土星極光。

下方是歐洲太空總署的太空人Alexander Gerst 從國際太空站400公里高的軌道上拍下了這張全球最佳角度的極光照片。位於影像左側亮藍色的連續區域是太陽的餘暉，其上的黃色線條是受到地球大氣反射的陽光，這條帶狀的薄層正是保護地球免於受到太陽強烈幅射傷害的重要區域。影像前方是收縮起來的太空站機械手臂，正在等待下一次運補作業將送進來這個低重力實驗室的補給及設備。

Alexander Gerst 原是地球物理及火山的專家，於2009年成為ESA （Euro Space Agent）的太空人，在藍點任務（Blue Dot mission）中主持物理、生物、人類生理學、幅射研究及示範技術的延伸研究計劃。所有在這個世外實驗室執行的研究計劃，其結果將運用於未來探側太陽系及改善人類生活等目的。

資料來源：2014.09.16, Alan Yang