极光看起来像天空自己亮了起来,真正发光的却是地球高层大气。
太阳一直在吹出带电粒子流,也就是太阳风。地球磁层会偏转其中大部分粒子,但它不是完全封闭的硬壳。当天地磁场发生合适的耦合,能量可以进入磁层,并加速电子等粒子沿磁力线向两极沉降。
这些粒子在高空撞上氧原子和氮分子,把能量交给它们。原子和分子先进入受激状态,随后回到较低能态时释放光子,于是我们看见绿、红、蓝紫等颜色。
颜色也不只是“氧绿、氮紫”这么简单:气体种类、高度、密度和粒子能量都会参与决定。最常见的黄绿色主要来自原子氧,高处的原子氧可以发出红光,较低处的氮分子相关发射常贡献蓝紫色。
极光为什么常在高纬?因为粒子沉降集中在环绕地磁两极的“极光椭圆”。磁层活动增强时,这个椭圆会扩大,极光也可能向更低纬度出现。
所以,一场极光其实是三者共同完成的:太阳提供能量,磁层负责传递和加速,高层大气把能量变成光。
来源:图说大千