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北極光與南極光 – 什麼是極光？

由天文線上發表于旅遊2021-12-14

簡介科學家在天王星與海王星上也觀測到了極光現象，與地球一樣，極光似乎是由太陽風所導致

南極光和北極光誰好看

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對於這世界上的許多人來說，觀看北極光與南極光是一種少有的體驗。除非你生活在北緯60°以北（或者南緯60°以南），又或者在你的生命中至少擁有過一次智利或北極圈之旅，否則，你可能只能從書中或影片中才能欣賞到這些炫麗的燈光秀。

但有時候，“北極光”與“南極光”也會“輻射”到北極圈與南極圈以外，以絢麗的光芒令人眼花繚亂。但是，這些光到底是什麼呢？簡單來說，極光就是夜空中的自然光的一種顯示效果，特別是在極地地區，這是太陽光與地球磁場在電離層中相互作用的結果。

描述：

基本來說，太陽週期性產生太陽風，而太陽風中含有等離子體雲以及包含電子與正離子的帶電粒子。當太陽風到達地球時，它們與地球磁場產生相互作用，激發了地球高層大氣中的氧原子與氮原子。在此過程中，電離氮原子重新獲得一個電子，氧原子與氮原子從激發狀態恢復到基態。

圖解：太陽中的高速粒子，主要為電子在地球高層大氣中撞擊氧原子與氮原子. 圖片來源：NASA

光子的發射或與其他原子或分子的碰撞導致激發能的喪失。不同的氣體產生不同顏色的光——當氧原子與太陽輻射發生相互作用時，來自於該氧原子的光發射會呈現出綠色或棕紅色，然而，氮原子的相互作用所產生的光發射則會呈現出藍色或紅色。

這種色彩的舞蹈秀賦予了極光那聞名遐邇的美麗與神秘感。在北緯地區，這種現象被稱為北極光（Aurora Borealis），以古羅馬的曙光女神（Aurora）和北風的希臘名（Boreas）命名。法國科學家Pierre Gassendi在1621年首次發現極光後給它們賦予了這個名字。

在南緯地區，這種現象被稱為南極光（Aurora Australis）。 Australis一詞在拉丁語中意為“南方”。在磁極附近所能看到的極光可能位於高高的頭頂，但是從遠處看，它們照亮了北方的地平線，呈現出綠色，有時為淡紅色的光芒。

圖解：南極光下的南極望遠鏡（南極光）. 圖片來源：Keith Vanderlinde

起名與文化意義：

在歷史的長河中，北極光擁有過許多名字，並且在許多名族文化中有很多不同的意義。克里族稱之為“舞動的精靈”，他們相信極光象徵著祖先的迴歸。

對因紐特人來說，他們相信這種靈魂是動物的精神。有些人甚至認為，隨著歐若拉（極光）的舞蹈逐漸接近正在欣賞它的人們時，這些人們會被帶去天堂。在中世紀的歐洲，歐若拉（極光）被普遍認為是上帝的象徵。

根據挪威編年史Konungs Skuggsjá （公元1230年）記載，第一次看到北極光的北歐人是從格陵蘭島回來的維京人。編年史家針對這一現象給出了三點可能的解釋，一種解釋為海洋被大火包圍，導致太陽光暈到達了夜半球的世界各地，另一種解釋為冰川可以儲存能量，導致最終發出熒光色。

其他星球上的極光：

然而，在太陽系中，極光並不是地球的特有現象。在太陽系其他星球中，極光也有所出現，並且因為較長的黑暗與磁場作用，導致越靠近極點極光越明顯。

由哈勃太空望遠鏡在紫外波段觀測到的土星的極光圖片圖片來源：ESA/NASA/Hubble

例如，科學家已經利用哈勃太空望遠鏡在木星與土星上觀測到了極光。這兩者都具有強於地球的磁場與更廣泛的輻射帶。科學家在天王星與海王星上也觀測到了極光現象，與地球一樣，極光似乎是由太陽風所導致。

透過哈勃太空望遠鏡，科學家已經在木衛一，木衛二以及木衛三的表面觀測到極光，更不用說金星與火星。因為金星並沒有行星磁場，所以金星的極光呈現出不同形狀與強度的明亮而又瀰漫的斑點，有時甚至佈滿其整個行星盤。

2004年8月14日，科學家利用火星快車號（歐洲空間局的火星探測衛星）上搭載的紫外與紅外大氣光譜儀（SPICAM）在火星上檢測到一束極光。該極光位於火星表面的辛梅利亞高地（Terra Cimmeria），東經177°，南緯52°。並且據估計，該極光的覆蓋範圍很大——寬30km，高8km（寬18。5英里，高5英里）。