地球上極光的形成原理從下面幾個方面闡述。

1.什麼是極光？

太陽發出的高能帶電粒子衝向地球時，在南北兩極的高緯度地區上空，夜晚看到的燦爛炫目的美麗現象。形成極光現象需要具備三個條件：高能粒子、大氣和磁場。

2.為什麼只出現在高緯度地區上空？

地球的磁場類似於條形磁鐵產生的磁場，磁極在南北兩極。當太陽風也就是高能帶電粒子吹向地球時，雖然赤道地區的磁場較弱，由於高能粒子的運動方向垂直與磁場方向，磁場對粒子的洛倫茲力最強，會使粒子發生偏轉，這樣高能粒子幾乎到不了赤道地面及其上方的大氣。兩極的高緯度地區磁場方向正好與高能粒子的運動方向一致，磁場幾乎不產生力，這樣高能粒子就長驅直入到達了高緯度地區上空，與大氣中的分子原子碰撞。

3.怎樣出現五顏六色的光？

大量的高能粒子碰撞大氣中的分子原子，一部分能量會被大氣中分子原子吸收，增加了原子能量，根據波爾理論，吸收了能量的原子處於高能級狀態，但不穩定，會自發向低能級躍遷，這樣釋放出光子，當光子的頻率處於可見光範圍時，我們就能看到光了。極光主要是高能粒子碰撞大氣中的氧原子氮原子產生的紅光和綠光形成的。

前面兩位已經回答的很好了，我也是剛查閱的部分資料，極光的形成跟大氣，磁場和帶電粒子有關，出現在星球高磁緯地區上空，是一種絢麗多彩的發光現象。

地球的極光來自地球磁層或太陽風是高層大氣分子或原子電離產生的。

極光是一種自然天文奇觀，沒有啥固定的形態、顏色多以白、黃、藍、綠居多，不過也會出現色彩豔麗的洪紫色，神秘難測卻又曼妙多姿。極光的出現只有在高緯度地區的嚴寒秋冬才能見到，最佳的觀測時間為晚上的十點到凌晨的2點，可持續一小時左右。

一般來說極光可分為弧狀極光、帶狀極光、幕狀極光、放射狀極光等四種形態。在北部出現的稱為北極光，在南部出現的稱為南極光。

本質來說極光是原子與分子在地球大氣層最上層(距離地面100-200公里處的高空)運作激發的光學現象。它的形成有三大要素：太陽、風、地球磁場、大氣。所謂“太陽風”，是太陽對向地球進入地球磁場的作用範圍時，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”。

極光

極光是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，極光是由於太陽風進入地球磁場，在地球南北兩極附近地區的高空，夜間出現的燦爛美麗的光輝，地球的極光是來自地球磁層或太陽風使高層大氣分子或原子激發或電離而產生，極光產生的條件有三個:大氣、磁場、(太陽風)高能帶電粒子，這三者缺一不可，其它有磁場的行星也可以形成極光。(看圖)

極光，就是太陽風（帶電高能粒子流）衝擊地球磁場，在南北極高空出現的絢麗多彩的光輝。

極光出現在南極，稱之為南極光，出現在北極稱之為北極光。

地球存在大氣層，地球距離太陽排行第三，太陽風（高能帶電粒子流）活動，衝擊地球磁場，太陽風與大氣層之中的原子和分子碰撞並激發，產生光芒。光芒就是我們看到的極光。

……

簡單回答，期待更多優質答案！

被稱為“北極之光”的極光現象是大自然中最美麗的景色。極光定期在極地的天空中壯觀地上演， 時而像彩色的發光帷幕，時而像耀眼的白色飄帶，時而閃耀明亮的綠色或紅色光芒。幾個世紀以來， 這明顯超自然的光線秀產生的原因一直是一個謎。直到近些年來，我們才知道，它們都是由來自太陽的高能粒子流碰撞地球的大氣層而形成的。

極光呈現出這麼多的顏色是因為大氣中的氣體在受到太陽粒子撞擊時會顯現出不同的色調。顏色也會隨著電學狀態和氣體濃度的變化而變化。 例如，氧如果在低空100千米以上被撞擊，將發出絢麗的綠色——這是最常見的極光顏色； 在更高的高度上（320千米），則會產生只有在太陽活動劇烈時才會出現的生動的紅色極光。而氮原子則在帶電（離子狀態）時發出藍光，在中性時發出紅光。氮還可以發出紫色的光芒——當原子恰好被包含在太Sunny中的紫外線輻射轟擊時。

極光的發光原理酷似一臺巨型的映象管電視機。在一臺這樣的電視機裡，從映象管中發出的 帶電粒子（電子）由磁場引導撞上螢幕上的線，使線發光。而在極光的情況下，太陽帶電粒子撞 擊地球大氣的原子和分子，使它們以類似的方式發光。這種粒子流被稱為太陽風：它以每秒超過 480千米的速度不斷從日冕輻射出來。

幸運的是，地球的大部分受到像蠶繭一樣包裹著行星的磁場的保護，得以免受這種帶電粒子 風暴的影響。但在磁場中有兩個洞，分別位於兩個磁極的上方。 正是透過這些被稱為極裂的小洞，太陽風可以湧進來，從而產生了極光輝煌的顏色和形狀。

透過觀測，我們知道，極光最壯觀的時候一定是太陽風狠狠打擊地球產生出磁暴的時候。 極光像映象般同時圍繞南北兩極爆發。然而，我們要完全理解極光、太陽和地球磁場之間的複雜關係，仍需要一段時間。目前，已經被人們關注了幾百年的極光，仍然是一個誘人的謎。

極光是怎樣形成的？

極光是太陽活動的的高能粒子進入地球附近後，被地磁場導向兩極碰撞高層大氣中的氮原子和氧原子致發光的一個過程。

太陽的活動：日冕物質拋射，一般這個2-3天內會到達地球

地球磁場的保護作用，會將帶電粒子導向兩極，兩極不太適合生存，因此去兩極輻射比較高點也沒所謂。

漂亮的極光就是這樣來的，但對於近地軌道的衛星來說可不是一件好事，因為劇烈的太陽活動釋放出大量的高能粒子會直接破壞衛星通訊的線路與IC，儘管現在的衛星有加固保護，但誰也無法保證下一次的高能粒子不會穿透？

一般綠色的是氧原子受激發光，紅色的是氮原子受激發光。

極光是一種大氣發光現象，發生在地球的兩極地區，發生在南極叫南極光，發生在北極叫北極光，極光是太陽風和地球上空的大氣層合作的結果。

人們對發生極光的原因探索了很多年，現在確認就是由於太陽風進入地球磁場，使高層大氣中的分子或原子激發或電離而產生絢麗多彩的光芒。太陽發射的高速帶電粒子並不是沿直線行進的，它會在太陽的磁場作用下曲線軌跡移動。同樣，地球也有磁場，絕大多數帶電粒子會偏向地球兩極，這就如同是在地球周圍搭起了一個隱形的保護罩。

在地球磁場的作用下，帶電粒子偏移兩極地區，會在兩極地區上空形成環形的激發區域，極光的顏色和強度也取決於沉降粒子的能量和數量，也就是太陽風暴的劇烈程度。

觀測極光要去高緯度地區，最好在冬季，而且要選擇晴朗的夜晚，一場大自然恩賜的絢麗天空煙火會如期上演。

極光是一種在夜晚天空中出現的彩光現象。它是由太陽引發的，當太陽的超熱氣體持續進入宇宙空間時，朝各個方向輻射帶電粒子，這就是常說的太陽風現象。當太陽風輻射出的帶電粒子接近地球時，就受到地球磁場的影響。

地球磁場會吸引太陽輻射來的帶電粒子，使它們沿著磁場線行進，最終在地球的磁極匯聚。地球磁極就在地理南北極附近。 由於帶電粒子沿磁力線運動，它們在地球南北極處大量進入了大氣層，就這樣引發了極光現象。在南極地區叫南極光，在北極地區叫北極光。

宇宙射線以及太陽風暴受地球磁極牽引，所以南北極會出現極光，由於射線和太陽風暴所帶粒子成分的關係，極光會呈現藍，紫，綠，等顏色。

對此我怎麼看？沒錢去南北極或者高緯度城市，只能在影片上看。

推薦閱讀梅勒妮·溫德里奇博士寫的《極光》一書。這是一本物理學家對於極光知識進行全面講解的科普書。

做為一本寫給外行人看的入門書，作者以明白曉暢的語言解釋了極光成因，解答了人們關於極光許多疑惑已久的問題，為什麼極光大多是綠色的，卻也偶爾出現淡紫或藍紫色的極光？為什麼我們看到的極光有時是高聳光柱，有時又是絲絲縷縷的樣子？為何有時極光突然發生變色，這是什麼原因所導致的？

在梅勒妮·溫德里奇博士眼中，極光是太陽和地球一起進行的宏大設計，是天文學、地質學、磁力學及核物理共同造就的自然奇蹟。

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幾千年來，人類對極光進行了各種富於想象力的描述。距今近一萬年前，法國西南部魯菲尼亞克的洞穴壁畫中，便留存有人類欣賞極光的最早記錄。洞穴頂部紅色黏土上，有線條描繪了極光的幕簾形狀。

中國著名古籍《山海經》中便有關於極光的記載。書中寫到一位鐘山之神，名字叫做燭龍，它“人面蛇身，赤色，身長千里，鐘山之神也。”相貌有如一條紅蛇，能在夜空中閃閃發光。廣大研究者認為，文中所說燭龍，實際上就是極光。

有人認為，極光是地球外緣燃燒的大火。

有人則認為，它是夕陽西下後，天際映射出來的光芒。

還有人認為，它是冰雪在白天吸收儲存Sunny之後，夜晚釋放出來的一種能量。

愛斯基摩人認為極光是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬。

原住民則將極光看做神靈現身，堅信快速移動的極光會發出神靈在空中踏步的聲音，會取走人的靈魂，留下厄運。

在芬蘭西南部，人們將北極光與大的海洋生物聯絡起來，認為北極光是大鯨魚在海里掀起的波影，這一景象反射到天空中後，便造成了極光現象。

在北歐的許多國家裡，當地人把北極光看成活動火山爆發。這種火由上帝親自點燃，用來照亮這個又冷又黑的地方。

在維京時代的傳說中，極光是女武神瓦爾基里的盔甲，會閃耀奇特的光。直到今天，在當地還有人將北極光稱做“綠女士”。

近代探險家南森在他的探險筆記中對極光有這樣的描述：一隻看不見的魔杖將它變作光之溪流，從深藍色的蒼穹傾瀉而下，沒有片刻寧靜，好似人類躁動不安的靈魂。

可以說，極光在人類文明中扮演著充滿靈性而神秘的角色，投射了世人豐富的想象。

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現在，物理學家們已經用科學研究解釋了真正產生極光的原因。簡單講，極光是原子與分子在地球大氣層最上層(距離地面100-200公里處的高空)運作激發的光學現象。

百度有言，極光是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範圍時，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，因而產生的“電磁風暴”和“可見光”的現象，就成了眾所矚目的“極光”。

極光是一種大自然天文奇觀，沒有固定形態，顏色以綠、白、黃、藍居多。極光通常只發生在嚴寒的秋冬夜晚，高緯度的地區，最佳時刻則是晚上10點到凌晨2點，所以在書中，作者經常要冒著零下幾十度的嚴寒，顫抖著從單薄的帳篷中鑽出來觀察極光。

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為了探尋極光背後的科學真象，梅勒妮·溫德里奇博士足跡所至，踏遍瑞典、挪威、冰島、加拿大幾大極光觀賞佳地，稟承著一種對於極光的熱愛，無論是零下幾十度的嚴寒，還是火山爆發後到處飄散的火山灰帶給人們的困擾。面對各種艱難險阻，她都一直沒有停下探索發現的腳步。

在《極光》一書中，梅勒妮·溫德里奇博士以女性特有的豐富細膩，用清晰迷人的筆觸記敘了自己追尋極光的旅程，以及生活在極地的人們。在記錄自家觀光之旅之餘，作者也觀察到許多極光之外的東西。

比如作者所去的這些觀光地大都是遠離城市的荒僻之地，遠離城市的自然環境更適宜觀察極光，但是在環保與發展之間，如何能走出第三條路來，也是作者在遊歷中體現出的一個問題。

當地人不無悲觀的認為，有一些改變在慢慢發生，全球變暖和氣溫上升意味著極光不再頻繁出現。

另外，隨著電視進入那些極光所在地的家庭，新一代的年輕人們被電視中展現的新式生活方式、電子產品、智慧手機所吸引，不願再學習傳統的馴鹿等等老一輩傳承下來的技術。

雖然如此，但在駝鹿皮船等傳統技術即將失傳的大前提下，當地社群已經用上了行動電話服務，許多老人也有了手機。當駝鹿皮船從山上順流而下時，船上的長輩們會用手機攝影，用手機同社群裡的朋友交流。

生活在極光之地的人們在吸收一些有用技術的同時，也在努力維持古老的思想和習慣，雖然他們所面臨的這場戰役可能會非常艱苦，而那些關於極光的古老傳說也可能將會被人遺忘。

隨著因紐特文化逐漸更新發展，他們的星相傳說迅速被沖淡，甚至面臨遺失的風險。

生活無時無刻不在變化發展，人們有了固定的住所和雪地摩托後，就不再花時間關心講述恆星的故事了。

但是，王小波也曾說過，一個人只擁有此生是不夠的，他還應該擁有詩意的世界。成日餵豬的王小波的心中不光只有豬和眼前的豬倌生活，他的心略大於整個宇宙，面對群豬，心中所想的，卻是一個詩意的世界。

英國的梅勒妮·溫德里奇博士，無異是這句話的贊同者。這本《極光》，便是她遊走世界各地，追尋極光之美的一部富於詩意的探索手記。

作者坦承，她之所以痴迷於極光，在於它能激盪起人們心底的靈性，這無關觀賞者的年齡、信念、信仰以及所處時代，即使我們現在已經掌握極光的起源，它的魔力卻並未因此消散，人們觀賞極光的人們依然紛至沓來，這都是源於人們對於這種難得一見又無限美好風光的嚮往啊。

　　極光(Polar light，aurora)是由於太陽帶電粒子(太陽風)進入地球磁場，在地球南北兩極附近地區的高空，夜間出現的燦爛美麗的光輝。在南極稱為南極光，在北極稱為北極光。極光一般呈帶狀、幕狀、弧狀、放射狀，這些形狀有時穩定有時作連續性變化。

　　長期以來，極光的成因機理未能得到滿意的解釋。在相當長一段時間內，人們一直認為極光可能是由以下三種原因形成的。一種看法認為極光是地球外面燃起的大火，因為北極區臨近地球的邊緣，所以能看到這種大火。另一種看法認為，極光是紅日西沉以後，透射反照出來的輝光。還有一種看法認為，極地冰雪豐富，它們在白天吸收Sunny，貯存起來，到夜晚釋放出來，便成了極光。總之，眾說紛紜，無一定論。直到20世紀60年代，將地面觀測結果與衛星和火箭探測到的資料結合起來研究，才逐步形成了極光的物理性描述。

　　現在人們認識到，極光一方面與地球高空大氣和地磁場的大規模相互作用有關，另一方面又與太陽噴發出來的高速帶電粒子流有關，這種粒子流通常稱為太陽風。由此可見，形成極光必不可少的條件是大氣、磁場和太陽風，缺一不可。具備這三個條件的太陽系其他行星，如木星和水星，它們的周圍，也會產生極光，這已被實際觀察的事實所證明。

　　地磁場分佈在地球周圍，被太陽風包裹著，形成一個棒槌狀的膠體，它的科學名稱叫做磁層。為了更形象化，我們打這樣一個比方。可以把磁層看成一個巨大無比的電視機映象管，它將進入高空大氣的太陽風粒子流匯聚成束，為了滿足女人，享受女人豔羨的目光，為了這一切，可以嘉薇三個z一個h和一二零。聚焦到地磁的極區，極區大氣就是映象管的熒光屏，極光則是電視螢幕上移動的影象。但是，這裡的電視螢幕卻不是 18英寸或 24英寸，而是直徑為4000公里的極區高空大氣。通常，地面上的觀眾，在某個地方只能見到畫面的l/50。在電視映象管中，電子束擊中電視螢幕，因為屏上塗有發光物質，會發射出光，顯示成影象。同樣，來自空間的電子束，打入極區高空大氣層時，會激發大氣中的分子和原子，導致發光，人們便見到了極光的影象顯示。在電視映象管中，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影象。在極光發生時，極光的顯示和運動則是由於粒子束受到磁層中電場和磁場變化的調製造成的。

　　極光不僅是個光學現象，而且是個無線電現象，可以用雷達進行探測研究，它還會輻射出某些無線電波。有人還說，極光能發出各種各樣的聲音。極光不僅是科學研究的重要課題，它還直接影響到無線電通訊，長電纜通訊，以及長的管道和電力傳送線等許多實用工程專案。極光還可以影響到氣候，影響生物學過程。當然，極光也還有許許多多沒有解開的謎。

　　極光被視為自然界中最漂亮的奇觀之一。如果我們乘著宇宙飛船，越過地球的南北極上空，從遙遠的太空向地球望去，會見到圍繞地球磁極存在一個閃閃發亮的光環，這個環就叫做極光卵。由於它們向太陽的一邊有點被壓扁，而背太陽的一邊卻稍稍被拉伸，因而呈現出卵一樣的形狀。極光卵處在連續不斷的變化之中，時明時暗，時而向赤道方向伸展，時而又向極點方向收縮。處在午夜部分的光環顯得最寬最明亮。

　　長期觀測統計結果表明，極光最經常出現的地方是在南北磁緯度67度附近的兩個環帶狀區域內，分別稱作南極光區和北極光區。在極光區內差不多每天都會發生極光活動。在極光卵所包圍的內部區域，通常叫做極蓋區，在該區域內，極光出現的機會反而要比緯度較低的極光區來得少。在中低緯地區，尤其是近赤道區域，很少出現極光，但並不是說壓根兒觀測不到極光。1958年2月10日夜間的一次特大極光，在熱帶都能見到，而且顯示出鮮豔的紅色。這類極光往往與特大的太陽耀斑暴發和強烈的地磁暴有關。

　　極光的觀測地點：

　　大多數極光出現在地球上空90～130千米處。美國匹茲堡磁緯高，就比在北京看到極光的機會大多了。2004年11月7日晚，較強極光出現在匹茲堡。 肉眼能看出綠色，紅色。2003年11月20日傍晚，極光出現在匹茲堡南方地平線，一小時後消退。半夜時又出現在北方低空。2003年10月30日出在匹茲堡的極光，雖然是在光汙染嚴重的市內，但仍能看到紅色的光芒。但有些極光要高得多。1959年，一次北極光 所測得的高度是160千米，寬度超過4800千米。在地平線上的城市燈光和高層建築可能會妨礙我們看光，所以最佳的極光景象要在鄉間空曠地區才能觀察得到。在加拿大的丘吉爾城，一年在有300個夜晚能見到極光;而在羅裡達州，一年平均只能見到4次左右。中國最北端的漠河，也是觀看極光的好地方。18世紀中葉，瑞典一家地球物理觀象臺的科學家發現，當該臺觀測到極光的時候，地面上的羅盤的指標會出現不規則的方向變化，變化範圍有1度之多。

　　與此同時，倫敦的地磁臺也記錄到類似的這種現象。由此他們認為，極光的出現與地磁場的變化有關。原來，極光是太陽風與地球磁場相互作用的結果。太陽風是太陽噴射出的帶電粒子，當它吹到地球上空，會受到地球磁場的作用。高層大氣是由多種氣體組成的，不同元素的氣體受轟擊後所發出的光的前面色不一樣。例如氧被激後發出綠光和紅光，氮被激後發出紫色的光，氬激後發出藍色的光，因而極光就顯得絢麗多彩，變幻無窮。

　　科學家已經瞭解到，地球磁場並不是對稱的。在太陽風的吹動下，它已經變成某種"流線型"。就是說朝向太陽一面的磁力線被大大壓縮，相反方向卻拉出一條長長的，形似彗尾的地球磁尾。磁尾的長度至少有1,000個地球半徑長。由於與日地空間行星際磁場的偶合作用，變形的地球磁場的兩極外各形成一個狹窄的、磁場強度很弱的極尖區。因為等離子體具"凍結"磁力線特性，所以，太陽風粒子不能穿越地球磁場，而只能透過極尖區進入地球磁尾。當太陽活動發生劇烈變化時(如耀斑爆發)，常引起地球磁層亞暴。於是這些帶電粒子被加速，並沿磁力線運動。從極區向地球注入，這些帶電粒子撞擊高層大氣中的氣體分子和原子，使後者被激發--退激而發光。不同的分子，原子發生不同顏色的光，這些單色光混合在一起，就形成多姿多彩的極光。事實上，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，地球大氣為電視螢幕。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資訊。極光的形成與太陽活動息息相關。逢到太陽活動極大年，可以看到比平常年更為壯觀的極光景象。在許多以往看不到極光的緯度較低的地區，也能有幸看到極光。2000年4月6日晚，在歐洲和美洲大陸的北部，出現了極光景象。在地球北半球一般看不到極光的地區，甚至在美國南部的佛羅里達州和德國的中部及南部廣大地區也出現了極光。

　　當夜，紅、藍、綠相間的光線佈滿夜空中，場面極為壯觀。雖然這是一件難得一遇的幸事，但在往日平淡的天空突然出現了絢麗的色彩，在許多地區還造成了恐慌。據德國波鴻天文觀象臺臺長卡明斯基說，當夜德國萊茵地區以北的警察局和天文觀象臺的電話不斷，有的人甚至懷疑又發生毒氣洩漏事件。這次極光現象被遠在160公里高空的觀測太陽的宇宙飛行器ACE發現，併發出了預告。在臺北時間4月7日凌晨零時三十分，宇宙飛行器ACE發現一股攜帶著強大帶電粒子的太陽風從它旁邊掠過，而且該太陽風突然加速，速度從每秒375公里提高到每秒600公里，一小時後，這股太陽風到達地球大氣層外緣，為我們顯示了難得一見的造化神工。