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北極光被認為是北極乃至整個世界最偉大的自然奇觀之一。每年都有成千上萬的遊客湧向北極圈,觀看絢麗多彩的夜空,這是一個人所能看到的最獨特的景象之一。許多觀看北極光的人可能會好奇,北極光是由什麼構成的,最初產生北極光的原因是什麼。

北極光是由於地球磁場和太陽之間的相互作用而產生的,在大氣中表現為明亮閃耀的各色光。繼續讀下去,瞭解北極光的構成及其形成原因。

北極光是由什麼構成的?

如上所述,北極光,也被稱為北極之光(aurora borealis),這種光是由於太陽和地球磁層之間的相互作用而產生的。雖然太陽以發光而為大家所熟知,太陽發光使地球上存在生命成為可能,但光遠遠不是太陽唯一釋放出的東西。所有的恒星,包括太陽,都會釋放出各種各樣的粒子,根據其在太空中的反射方式,而被統稱為「太陽風」。

太陽風含有放射性和其他有害粒子,對人類和其他生命都有致命性傷害。如果讓太陽風直接襲擊地球,它會殺死人類和地球表面的所有生命。然而,由於地球有磁場,太陽風無法穿透地球的大氣層。磁層是由地球磁場產生的防護屏,向外延伸進入太空,太陽風在到達地球表面之前就被磁層偏轉或中和。

當太陽風衝擊磁層時,太陽風與磁層區已有的粒子發生碰撞。在磁層與大氣(北極和南極)相交的地方,這些粒子包括氮氣、氧氣和其他氣體。太陽風含有帶電粒子,即含電荷的分子。當這些帶電粒子與現有的大氣粒子碰撞時,結果會發生一種化學反應,可見的北極光就形成了。

為了讓這個過程更加形象,請設想一下原子。原子包含原子核,原子核是由質子(帶正電荷)和中子(不帶電荷)組成的一個結構。幾乎所有原子都有一組電子,這些電子是圍繞原子核運行的帶負電荷的小粒子。一般來說,原子由數量相同的質子和電子保持穩定平衡。中子、質子和電子的數量決定了它們形成什麼物質。

當帶電粒子撞擊其他分子時,就會引起「激發」,這是一個化學過程,透過這個化學過程,電子會遷移到離原子核更遠、原子中能量更高的軌道上。原子不再受到激發後,電子又移回到原來的軌道,在這個過程中釋放出光子,光子是光的粒子。雖然不能透過單個原子觀察到這個過程,但當大量原子被一起激發時,就會發出大量的光。當太陽風影響大氣而產生激發時,這個過程就會出現可見的北極光。

激發是一種在自然界其他元素中也能見到的化學過程,還適用于現代科技,最著名的就是運用到霓虹燈中。霓虹燈的工作原理是用電來激發管內的氖原子,從而產生光。北極光的作用方式大致相同,只是規模大得多,自然發生。

北極光的色彩還由太陽風激發的大氣粒子類型決定。地球的大氣中含有的氮氣占78%,含有的氧氣占21%,其餘的1%由其他微量氣體組成,但大氣的組成並不均勻,由於重量和組成成份的不同,不同的海撥高度出現不同的氣體。因此,北極光的色彩取決於太陽風能穿透大氣層的距離。

極光中最常見的色彩是紅色、藍色和綠色。紅色和藍色的極光是由氮氣產生的,而綠色的極光是由氧氣產生的。當太陽風襲擊大氣層的最外層時,就會出現紅色極光,但由於大氣層在這個高度相對較薄,紅色極光通常只在太陽活動異常活躍的時期才會出現。綠色和藍色的極光出現在低海拔區域,藍色的極光出現在離地球表面更近的地方,因為在這個特殊的大氣帶中缺乏氧氣。太陽與其他氣體相互作用產生的紫外線和紅外線極光也可以透過專用裝置觀測到。

結語

北極光是地球和太陽相互作用產生的一種獨特現象。地球磁場保護地球免受有害的太陽輻射,只有那些去北極圈的幸運者才能以極光的形式觀察到這個過程,極光屬於世界上最美麗的景色之列,可安全觀測。如果您對領略北極光的風采感到好奇,那就立即預訂旅程吧,這樣您就能親眼目睹絢麗多彩的極光了。