本文參加百家號 #科學了不起# 天文航天系列徵文賽。
每秒鐘，有一百萬噸的物質以一百萬英裡的速度從太陽射出，並且還運行在與地球相撞的軌道上！但是不要擔心，這不是麥可-貝新電影的開場。這是「極光的旅行」。北極光（northern light）和南極光（southern light），產生於來自太陽的高能粒子與我們大氣層中性原子的相撞。碰撞放射的能量產生了使人類讚嘆數世紀的光之奇觀，但這些粒子的旅行不只是離開太陽抵達地球那樣簡單。
就像任何一個越野自駕遊，要兜很大的圈子且沒有任何人幫助來指引方向。讓我們來通過關注它們旅行中的三個重要的點來跟隨這星際航行：離開太陽，在地球的磁場裡歇歇腳，然後到達我們頭頂的大氣層。那些創造北極光的質子和電子離開太陽的冕。日冕是太陽大氣層的最外層也是最熱的區域之一。
圖解：日冕是太陽大氣的最外層，厚度達到幾百萬公裡以上。
它的酷熱使太陽的氫和氦原子振動並甩掉質子和電子，就好像它們在晴朗炎熱的日子裡脫掉層層的衣服。即不耐煩又終於掌起了舵，這些自由質子和電子移動地太快以至於不受太陽的重力控制並且聚在一起形成等離子體，
即一種帶電的氣體。它們以等離子風的形式離開太陽，被稱為太陽風。然而，地球用一段迂迴，即磁層來阻止太陽風直接進入地球。
圖解：太陽風及地球磁場示意圖。
磁層由地球的磁流形成並且通過在地球周圍散發粒子來保護地球免遭太陽風。它們繼續向下，去往大氣層旅程的機會在磁層被新一波旅行者制伏之際來臨。這被稱為日冕物質拋射，在太陽往太陽風裡發射一大團等離子體時發生。當其中一個日冕物質拋射與地球相撞時，它制伏磁層並產生磁暴。
這大磁暴對磁層施壓直到它突然回彈，就像伸展過度的橡皮筋，把一些已經繞開的粒子拋向地球。那回縮的磁場橡皮圈把它們向下拽到南北極光所在的極光橢圓區。在走過穿越銀河系的九千三百萬英裡以後，這些太陽的粒子終於在一些朋友的幫助下上演了它們炫目的光影表演。在地表上空的二十到兩百英裡處，那些電子和質子與氫和氮原子相遇，它們當然很高興見到彼此。
這些太陽粒子與那些原子擊掌，把它們的能量傳遞給地球的中性的氫與氮原子。當大氣層裡的原子被那些粒子碰觸後，它們激動起來並發射光子。光子是能量以光的形式的小爆發。天空中出現的那些顏色由那些原子的光子的波長決定。興奮的氫原子掌管綠色和紅色，而激動的氮原子製造出藍色和深紅色。這些互動的集合就是極光的創造者。
南北極附近的區域的晴朗夜晚是觀測極光的最佳時機。夜晚之所以理想是因為極光比陽光暗很多，在白天是看不到的。記得仰望天空並仔細研究太陽的能量模式，特別是太陽黑子和太陽耀斑，因為這些將是預測極光的好嚮導。、
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極光，是一種等離子體現象，主要發生在具有磁場的行星上的高緯度區域，而在地球上的極光帶即是經度上距離地磁極10°至20°，緯度寬約3°至6°的區域。當磁暴發生時，在較低的緯度也會出現極光。
圖解：愛沙尼亞拍攝的極光
現代物理學對其產生原理有詳細描述，地球上的極光是由於來自磁層和太陽風的帶電高能粒子被地磁場導引帶進地球大氣層，並與高層大氣（熱層）中的原子碰撞造成的發光現象。極光不只在地球上出現，太陽系內的其他一些具有磁場的行星上也有極光。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. astron- TED-Ed- Jing Zhou- Qiyun Xing
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