物理極光怎麼形成的

A. 極光形成的原理

太陽風中的帶電粒子在大氣層中受到激發，引起發光，形成極光。
1.極光原理
當極光出現，居住於南北極圈的人會看見夜空有不斷變化的美麗光芒。很多人以為極光的形成與地球以外的太空無關，其實極光的成因與太陽黑子有很大的關系。在我們介紹極光的成因之前，不如讓我們先對太陽作一點較深入的了解。大家都知道，太陽是一個十分熱的火球。它的表面溫度大約是六千度。每時每刻，太陽表面都會將太量粒子往外太空射出去。這就是天文學家經常提到的太陽風。
當極光出現，居住於南北極圈的人會看見夜空有不斷變化的美麗光芒。很多人以為極光的形成與地球以外的太空無關，其實極光的成因與太陽黑子有很大的關系。在我們介紹極光的成因之前，不如讓我們先對太陽作一點較深入的了解。大家都知道，太陽是一個十分熱的火球。它的表面溫度大約是六千度。每時每刻，太陽表面都會將太量粒子往外太空射出去。這就是天文學家經常提到的太陽風。
生活在香港的我們，也許沒有機會看見極光。但對於居住在極北或極南地域的人們，極光是一場神秘的夜空之舞。閃爍的淺綠色光弦形狀在不斷地變化，就像輕柔的窗簾，被微風所牽動，婉延在寧靜而寒冷的夜空中。極光的光度會改變，當它最明亮的時候，多種顏色相繼出現，璀燦悅目。
極光到底是甚麼？很久以前，人們以為極光只是太陽光被天上微小的冰塊反射而成的，但當科學家分析極光的光譜時，發現它與太陽的光譜並不相似，由此否定了這個說法。另一方面，極光的光譜卻和一些氣體在極高電壓下放電的光譜有不少相似之處。事實上，極光是地球大氣高層的氣體分子或原子受來自太陽的高能電子碰撞後發射的。簡單來說，分子或原子受電子碰撞後，會被激發至較高的能態，甚至被電離。當離子重新俘獲電子，輾轉回到基態的時候，便會被發射某些擁有特定波長的光波。
這個模型解釋了極光的顏色。來自太陽的紫外線把氧分子分解成原子，成為了大氣最高層
(電離層)
的主要成份。當氧原子受電子激發後，便會發出極光那主要的淺綠色光芒。能量較高的電子則可深入大氣層較低的地方，激發那裡的中性氮分子，發出粉紅色或紫紅色的光輝。電離的氮分子則發出紫藍色的光。這些次要的激發豐富了極光的顏色，為這道美麗的卷簾添上了悅目的花邊。

B. 極光是如何形成的

１９５７年３月２日夜晚７點鍾左右，我國東北邊境黑龍江的漠河和呼瑪城一帶出現了幾十年少見的極光。一團殷紅燦爛的霞光突然升騰起來，一瞬間變成了一條弧形的光帶，它上部從黑龍江以北伸向南方天空，在夜空中停留了４５分鍾。

許多物理學家通過實驗，證明了極光是由於高空稀薄大氣層中帶電微粒所起的作用。在８０～１２００千米的高空大氣層中，空氣是非常稀薄的，極光就在那裡發生。太陽是一個龐大熾熱的球體，在它的內部和表面進行著各種反應，從而產生強大的帶電微粒流。這種帶電微粒流從太陽發射出來，以極快的速度射向周圍的空間。當這種帶電微粒流射入地球外圍稀薄的大氣層時，就與稀薄氣體的分子猛烈地沖撞起來，於是產生了發光現象。這就是極光。

極光大多在南北兩極附近出現，很少在赤道地區發生。為什麼呢？這是因為地球像一塊巨大的磁石，而它的磁極在南北兩極附近。我們知道，指南針總是指著南北方向，這是因為受了地磁場的影響。從太陽射來的帶電微粒流，也要受到地磁場的影響，以螺旋形的運動方式趨近於地磁的南北兩極，所以極光大多在南北兩極附近的上空出現。在南極發生的叫南極光，在北極發生的叫北極光。我國在北半球，所以東北等地看到的只能是北極光。

為什麼極光會是五彩的呢？這是因為空氣是由氧、氮、氖、氦等氣體組成的。在帶電微粒流的作用下，各種不同的氣體所發出的光也不相同，因此就有各種不同形狀和顏色的極光。有的極光像帳幕，有的像圓弧，有的呈帶狀，有的呈射線狀；有的是橙紅色，有的是紫紅色；有的色淡，有的色深；有時候還會五彩繽紛。

C. 極光是怎樣形成的

經物理學家的試驗和研究，證明了極光是由於高空稀薄大氣層中帶電微粒所起的作用。在80－1200千米的高空大氣層中，空氣是非常稀薄的，極光就在那裡發生。
太陽是一個龐大而熾熱的球體，在它內部發生聚核反應，產生了強大的帶電微粒流，並從太陽發射出來。當這種帶電微粒流射入地球的大氣層時，就與稀薄氣體分子猛烈地沖擊起來，於是產生了發光現象，這就是極光。
為什麼極光只有在南北兩極附近出現呢？因為地球像一塊巨大的磁石，而它的磁極在南北兩極附近。從太陽發射來的帶電微粒流受到地磁場的影響，以螺旋形的運動方式趨近於南北極，所以，極光大多在南北兩極附近的上空出現。

D. 極光形成的原因是什麼

太陽是一個龐大而熾熱的氣體球，在它的內部和表面進行著各種化學元素的核反應，產生了強大的帶電微粒流，並從太陽發射出來，用極大的速度射向周圍的空間。

當這種帶電微粒流射入地球外圍那稀薄的高空大氣層時，被地球磁場吸引到兩極，就與稀薄氣體的分子猛烈地沖擊起來，於是產生了發光現象，這就是極光。

極光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。地球的極光，來自地球磁層和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。

(4)物理極光怎麼形成的擴展閱讀

極光一般只在南北兩極的高緯度地區出現，2010年8月1日的太陽風暴恰好面向地球爆發，攜帶大量帶電粒子的太陽風准確無誤地「擊中」地球，與地球磁場相互作用產生「磁暴」，美國密西密歇根州、丹麥和英國等緯度稍低的地區都能夠看到美麗的北極光景觀。

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。極光的形狀有時穩定有時作連續性變化，一般呈帶狀、弧狀、幕狀或發射狀。

E. 極光產生的原理是什麼

太陽極光是原子與分子在地球大氣層最上層，距離地面100千米～200千米處的高空運作激發的光學現象。由於太陽的激烈活動，放射出無數的帶電微粒，當帶電微粒流射向地球進入地球磁場的作用范圍時，受地球磁場的影響，便沿著地球磁力線高速進入到南北磁極附近的高層大氣中，與氧原子、氮分子等質點碰撞，因而產生了「電磁風暴」和「可見光」的現象，就成了眾所矚目的極光。

現代理論認為，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。關於極光的產生，眾說紛紜，無一定論，有待科學家的深入研究。

F. 極光是怎樣產生的

其實，極光是來自大氣外的高能粒子（電子和質子）撞擊了高層大氣中的原子從而產生的。這種相互作用常發生在地球磁極周圍區域。作為太陽風的一部分荷電粒子在到達地球附近時被磁場捕獲，並朝向磁極下落。它們與氧和氮的原子碰撞，激發成為電離態的離子，這些離子發射不同波長的散射，產生出紅、綠或藍等特徵色，這就是極光。

雲朵狀極光片。

地磁場分布在地球的周圍，被太陽風包裹著，形成一個叫做磁層的棒槌狀腔體。我們可以把磁層看成是一個碩大無比的電視顯像管。它將進入高空大氣的太陽風粒子流匯聚成束，聚焦到地磁的極區。極區大氣就好像顯像管的熒光屏，極光則是電視屏幕上移動的圖像。

但是，這個電視屏幕不僅僅是幾十寸可以形容的——它是直徑為4000千米的極區高空大氣。通常，地面上的「觀眾」，在某個地方只能觀賞到畫面的1/50。

電視機的原理是：在電視顯像管中，電子束擊中電視屏幕，因為屏上塗有發光物質，會發射出光，顯示成圖像。

同樣，來自太空的電子束，打入極區高空大氣時，會激發大氣中的分子和原子，使其發光，人們便見到了極光。在電視顯像管中，是一對電極和一個電磁鐵作用於電子束，產生並形成一種活動的圖像。在極光發生時，極光的動態顯示則是由粒子束受到磁層中電場和磁場變化的調製造成的。極光不僅有可見光的圖像，而且會發出各個波段的射電輻射，天文學家可以用雷達進行探測研究，甚至有研究稱極光還會發出聲音。

G. 極光是怎樣形成的

經物理學家的試驗和研究，證明了極光是由於高空稀薄大氣層中帶電微粒所起的作用。在80－1200千米的高空大氣層中，空氣是非常稀薄的，極光就在那裡發生。
太陽是一個龐大而熾熱的球體，在它內部發生聚核反應，產生了強大的帶電微粒流，並從太陽發射出來。當這種帶電微粒流射入地球的大氣層時，就與稀薄氣體分子猛烈地沖擊起來，於是產生了發光現象，這就是極光。
為什麼極光只有在南北兩極附近出現呢？因為地球像一塊巨大的磁石，而它的磁極在南北兩極附近。從太陽發射來的帶電微粒流受到地磁場的影響，以螺旋形的運動方式趨近於南北極，所以，極光大多在南北兩極附近的上空出現。
在地球南北兩極附近地區的高空，夜間常會出現燦爛美麗的光輝。它輕盈地飄盪，同時忽暗忽明，發出紅的、藍的、綠的、紫的光芒。這種壯麗動人的景象就叫做極光。
極光多種多樣，五彩繽紛，形狀不一，綺麗無比，在自然界中還沒有哪種現象能與之媲美。任何彩筆都很難繪出那在嚴寒的北極空氣中嬉戲無常、變幻莫測的炫目之光。
極光有時出現時間極短，猶如節日的焰火在空中閃現一下就消失得無影無蹤；有時卻可以在蒼穹之中輝映幾個小時；有時像一條綵帶，有時像一團火焰，有時像一張五光十色的巨大銀幕；有的色彩紛紜，變幻無窮；有的僅呈銀白色，猶如棉絮、白雲，凝固不變；有的異常光亮、掩去星月的光輝；有的又十分清淡，恍若一束青絲；有的結構單一，狀如一彎弧光，呈現淡綠、微紅的色調；有的猶如綵綢或緞帶拋向天空，上下飛舞、翻動；有的軟如紗巾，隨風飄動，呈現出紫色、深紅的色彩；有時極光出現在地平線上，猶如晨光曙色；有時極光如山茶吐艷，一片火紅；有時極光密聚一起，猶如窗簾慢帳；有時它又射出許多光束，宛如孔雀開屏，蝶翼飛舞。
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，極光的奧秘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了解沉降粒子束來源，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。
極光圖片:
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H. 極光非常漂亮，且顏色不一，極光是如何產生的

一、形成極光的原因是什麼？

極光是兩極地區獨有的一種大氣發光的情況。極光在東西方的神話故事中都留下了痕跡，現代科學技術的發展，讓我們可以用客觀的目光看待極光，對它做出科學的解釋。

決定極光色調的主要要素之一，便是不一樣種類分子在大氣中的垂直分布情況。貼近地面處，大氣的組成十分均勻，78%是氮分子，21%氧分子，那樣的構成直至高度約100公里為止全是這般。高度處於60～100公里的極光，主要的光應當來源於氧和氮分子；100～200公里的極光主要由氮分子和氧原子所貢獻；在200公里之上，極光主要來源於氧原子，一小部分來源於氮分子；在大氣的頂層，氫與氦原子也會造成極光，但是這種光十分很弱，人眼不易看到。

I. 極光是怎麼形成的

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。

基本分類

1.按照極光的形態分類，可分為勻光弧極光、射線式光柱極光、射線式光弧光帶極光、簾幕狀極光、極光冕等。

2.按照極光觀測的電磁波波段，可分為光學極光、無線電極光等。

3.按激光激發粒子類型，可分為電子極光、質子極光等。

4.按照極光發生區域，可分為極蓋極光、極光帶極光 、中緯極光紅弧等。

(9)物理極光怎麼形成的擴展閱讀

北極光最常出沒在北磁緯度67°附近的環狀帶區域內，以阿拉斯加、北加拿大、西伯利亞、格陵蘭冰島南端與挪威北海岸為主；

北極附近的阿拉斯加、北加拿大是觀賞極光的最佳地點，阿拉斯加的費爾班(Fairbanks)更贏得「北極光首都」的美稱，以其寒冷的冬季與夏季的長時間光照而聞名，一年之中有超過200天的極光現象，人們去那裡是為欣賞它那壯觀景象並目睹每晚都會出現的極光奇觀。

觀看極光要選擇正確的時間，秋冬季一般是極光現象的多發期，在挪威，每年的11月——第二年3月是觀看北極光最好的時期，極光出現的高峰時段是在下午6點到凌晨1點之間。