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極光
木星極光
极光（Aurora或Polar light或Northern light）出现于
星球的高磁纬地区上空，是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的極光，由来自地球
磁層或
太阳的高能
带电粒子流（
太阳风）使高层大气
分子或
原子激发（或
电离）而产生。极光不只在地球上出现，
太阳系内的其他一些具有磁场的
行星上也有极光
[1]。
原理[编辑]極光發現的歷史很早，《河图稽命征》上说：“
附宝(黄帝之母）见大电光绕北斗权星，照耀郊野，感而孕二十五月，而生黄帝轩辕于青邱。”這很可能是指極光。部份中國學者認為《
山海經·大荒北經》中的
燭龍是指極光，古人形容為“人面蛇身，赤色，身長千里，鐘山之神也。”。
1619年，
伽利略以曙光女神
奧羅拉（Aurora） 之名创造出aurora borealis 一词。伽利略解釋極光是由反射從地球上上升蒸氣的太陽光。
極光最易出現的時期是
春分和
秋分兩個節氣來臨之前，且春秋兩季出現頻率更甚夏冬。但2007年
美国国家航空航天局「
THEMIS」任務的資料顯示，在春分和秋分兩節氣時地球位置與「磁索」交錯最甚，而非因四季交替影響才有此結果。
[2]另外，在
太阳黑子多的时候，极光出现的频率也大。
在過去，有些理論被用來解釋這種現象，但現在都已經過時了。
- 本傑明·富蘭克林（Benjamin Franklin）的理論：神奇的北極光是濃稠的帶電粒子和極區強烈的雪和其他的濕氣作用造成的。
- 極光的電子來自太陽發射的光束。這是克利斯蒂安柏克蘭在1900年提出的說法，她在實驗室用真空室和磁化的地球模型，顯示電子是如何被引導至極區。這個模型的問題包括本身缺乏在極區的極光、負電荷本身自行散射這些光束、而且在近期內仍然缺乏任何太空中的觀測證據。
- 破水桶理論：極光是溢流出的輻射帶，這是詹姆斯范艾倫和工作夥伴大約在1962年首先提出的。他們指出在輻射帶內獲得的巨大能量很快就會在極光的漫射中耗盡。不久之後，很明顯的陷在輻射帶內的都是高能的帶正電離子，而在極光內幾乎都是能量較低的電子。
- 極光是太陽風中的粒子被地球的場線引導至大氣層頂端造成的,這適用於極光的尖點，但在間點之外，太陽風沒有直接的作用。另一方面，太陽風的能量主要都留駐在帶正電的離子，電子只有0.5eV，而在尖點上會上升至50-100eV，這仍然遠低於極光的能量。
現代的理論[编辑]根據
美国国家航空航天局「瑟宓斯衛星任務」（2007/12）（Themis mission）傳回的新數據，科學家發現太陽釋放的帶電粒子像一道氣流飛向地球，碰到北極上空磁場時又形成若干扭曲的磁場，帶電粒子的能量在瞬間釋放，以燦爛眩目的北極光形式呈現，而地球的極光主要只有
紅、
綠二色是因為在
熱成層的
氮氣和
氧原子被
電子撞破，分別發出紅色和綠色光。
這項研究是由美國
加州大學洛杉磯分校的安吉羅波洛斯主持，其研究結果已於2007年12月9日在「美國地球物理聯合會」的學術會議中發表。
瑟密斯衛星任務的5個人造衛星群2007年2月成功發射升空，3月在阿拉斯加和加拿大上空偵測到北極光出現兩小時，同一時間衛星也偵測到帶電粒子流接觸到北極磁場。而讓安吉羅波洛斯驚訝的是，帶電粒子和磁場接觸形成的地磁風暴以每分鐘650公里的速度掠過空中，威力相當於芮氏規模5.5的地震。
科學家早就懷疑，北極光的能源來自帶電粒子與北極磁場接觸產生的扭曲磁場，但這個理論一直到2010年5月才獲得證實，當時瑟密斯任務的衛星群從地球上空6萬多公里首度測到扭曲磁場的結構。
极光是地球周围的一种大规模放电的过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁
場线（Field line）集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光。
[3]在
北半球观察到的极光称北极光，
南半球观察到的极光称南极光，经常出现的地方是在南北纬度67度附近的两个环带状区域内，
阿拉斯加的
費爾班克斯（Fairbanks）一年之中有超过200天的极光现象，因此被稱為“北极光首都”。
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