極光是什麼顔色 爲什麼是彩色的

[正文]極光是什麼顔色 爲什麼是彩色的

　　極光絢麗多彩，有各種顔色，非常的漂亮，也被視爲自然界中最漂亮的奇觀之一，可是爲什麼極光是彩色的，五彩缤紛，形狀不一呢？那麼下面就由星座知識爲大家揭曉下極光是什麼顔色？爲什麼是彩色的？

　　極光是什麼顔色 爲什麼是彩色的
　　極光在不同的環境、不同的氣候、不同的時間會呈現多種色彩的變幻，科學家發現，極光呈現的顔色是由以下四個因素決定的：(1)入射粒子的能量；(2)大氣中的原子和分子在不同高度的分布狀況；(3)大氣中原子和分子本身的特性；(4)大氣的密度不均勻，基本上越接近地表密度越高。

　　入射粒子的能量高低決定了粒子能夠沖入大氣的深度，因此決定了極光産生的高度；而大氣成分隨高度的變化決定了入射粒子可能會撞擊到哪種原子或分子，因此決定了可能發出的極光波長。此外，大氣粒子本身的特性也很重要，這些特性直接決定所發出光的顔色。

　　另外，大氣密度也會影響極光的顔色。由于高層大氣密度較低，發光的過程不會受到原子和分子彼此碰撞的幹擾。不過，距離地表越近，大氣密度越高，分子之間的撞擊較爲頻繁，這會使得某些波長的光不容易産生。

　　決定極光顔色的主要因素之一，就是不同種類分子在大氣中的垂直分布狀況。接近地表處，大氣的組成十分均勻，78%是氮分子，21%氧分子，這樣的組成直到高度約100公裏爲止都是如此。在更高之處，來自太陽的高能紫外線會將大氣分子分解成原子，不同種類的原子受到重力影響而産生不同的分布，較輕的原子會分布在上層。

　　在大氣層的最頂端，也就是約在距離地表500公裏處，氫與氦原子占了大部分；距離地表200～500公裏之間，氧原子的數目最多；在100～200公裏之間，則是氮分子的數目最多，其余主要是氧原子和氧分子；60～100公裏主要由氧分子和氮分子構成。

　　知道了以上大氣的分布，你就能猜到，高度介于60～100公裏的極光，主要的光應該來自氧和氮分子；100～200公裏的極光主要由氮分子和氧原子所貢獻；在200公裏以上，極光主要來自氧原子，少部分來自氮分子；在大氣的最高層，氫與氦原子也會産生極光，不過這些光十分微弱，肉眼不容易見到。

　　大氣的密度也是決定極光顔色的重要因子之一。在地表附近，每立方厘米的空氣約有高達10的19次方個分子。大氣密度隨著高度而降低，在距離地表50公裏處，密度下降1000倍。到了100公裏處，密度更是比海平面降低200萬倍。不過，到了200公裏的高空，每立方公分仍然有100億顆(10的10次方)氣體粒子。相比之下，太陽風粒子的密度僅爲大約每立方厘米5顆。

　　盡管150公裏以上的高空仍然有許多氣體粒子，粒子之間的撞擊已經不像低空那樣頻繁。碰撞會影響極光顔色，這是由于撞擊會把處于激發狀態的原子或分子的能量奪走，而這能量原本是會放射出特定顔色的光。由于氧原子第一激發態的生命期長達110秒，在這段時間內如果受到其他原子撞擊，就會失去能量而無法放出波長6300埃的紅光。在200公裏以上的高空，碰撞頻率很低，所以影響不大，但是在比較低的高度，紅色光就明顯受到抑製。

　　紅色：在最高海拔處，以原子氧爲主，受激發的原子氧（o）躍遷時常發射波長爲630納米的光（紅色）；由于原子氧濃度很低，而人眼對這個波長的光的靈敏度低，所以只有在太陽活動很強烈的時期，夜晚出現這種顔色的極光才容易看到。

　　綠色：海拔高度較低時，粒子碰撞頻繁，抑製了紅光的這種過程，以綠色光（557.7納米）爲主。受激發的分子氮（n2）通過碰撞將能量傳遞給氧原子（o），然後氧原子輻射綠色波長的光。

　　粉紅色或黃色：由綠光和紅光的過程按一定比例混合，共同作用而成。

　　藍色：海拔較低的地方分子氮和分子氮的離子在某些極光過程中占據主導地位，其中428納米波長的光（藍色）的發射又是主要的。

　　由于紅色、綠色和藍色是顔色加性合成的主要顔色，所以這些過程結合之下理論上幾乎任何顔色的極光都有可能出現，不過以上幾個顔色是主要的。另外，極光也包含紅外線和紫外線，不過它們都不是我們的肉眼能夠識別的了。