赞助企业展板:北极极光的原理

是太阳的太阳风造成的!极光的产生过程与霓虹灯管发光的原理相似。霓虹灯管内，藉着两极的电压差将电子加速，然后将管内稀薄气体撞击而发光。来自上空的高速电子撞击电离层中的原子、分子、或离子，把它们打成激发态（通常必须是一个高能阶的准稳定态），等一段时间后（【生命期】），它们会自动的跳回基础态（或较低能阶的准稳定态），放出一定波长的光，这就是极光。
造成极光的的高速电子，打哪儿来的呢？造成扩散极光的高速电子来自内磁层：
内磁层中，原来沿磁场线来回弹的高能电子，被扰动的电场与磁场散射后，无法继续来回弹跳而落入电离层中，并与电离层中的氢原子碰撞发出红光。由于这些电子一个一个落下来，好像下毛毛雨一般。因此所产生的极光也像毛毛雨弄湿地面一般，呈现相当均匀的分布。
造成分立极光的高速电子来自磁尾电浆片或磁层顶：造成分立极光的高速电子成因可能不只一种，以下只是提出其中一种，做详细的说明。磁副暴是一种强烈的磁场扰动。主要的扰动发生在磁尾、以及高纬的电离层与地表。当磁副暴发生时，磁尾的磁场发生变形，会将电浆片中的热电浆挤出来，灌入电离层。
当来自磁尾电浆片的热电浆，到达电离层上空时，会自行形成一组u型的等电位分布，其中，越内层的u型等电位面，电位越低。也就是说：在u型结构的中央处，形成了一个沿磁场方向，方向向上的「场向电场」。在u型结构的两侧，形成了一个垂直磁场方向辐合形式的电场分布。因此，位在u型结构中央处的电浆中的电子，就会被此向上的「场向电场」所加速，高速的打入电离层。
当地球磁层外面太阳风中的磁场方向，具有南向分量时（与地球磁场方向相反时），地球的磁层顶，也成了一个带有很强电流的电浆片。这样的磁场与电流分布，很不稳定，也会造成强烈的磁场扰动（例如：「磁场线重联」）。当来自磁层顶电浆片的热电浆，到达电离层上空时，也会造成「场向电场」，并加速电子。

阿拉斯加、加拿大及其他极北地区的民众常能欣赏来自天上令人叹为观止的烟火表演—北极光。如帘幕、电弧、射线或镶嵌过的薄纱般，北极光拥有不同的外貌及颜色。然而，不管呈现的面貌如何，皆起因於位於高空的高能量激发态原子，与产生原子明线光谱的原理相同。

形成北极光的一连串过程之简述如下：首先，太阳表面的巨大火焰会释出“太阳气体”—即具有能量的质子和电子。经过两天的时间，这些粒子(质子与电子)会到达地球而被吸引至北极和南极的上空(注：南极也会产生类似北极光的现象，称为南极光(aurora australis))。此时，电子(带负电)会受地球磁场影响而偏折成片状的电子束，类似於铁屑受磁场磁力的影响而生成一系列的线条。这些电子在地球上空会与 O2 或 N2 碰撞而使 O2 和 N2 激发、游离或分解成 O 和 N 的原子。

这些因碰撞而生成的具能量激发态原子、离子或分子回复至基态时，会释放出能量，如 释出红光(波长约630nm)；释出紫光(波长约391.4nm)和蓝光(波长约470.0nm)；氧原子则放出黄绿光(波长约557.7nm)灰深红色光(波长约630.0nm)。

质子也扮演了部分角色，当质子来到地球上空时，会与氧原子产生多次碰撞，因质子会夺取氧原子的一个电子而生成 离子和 H 原子，此二物种回复至基态时也会释放特定的光波，而使北极光的颜色更为多样，特别是氢原子的巴耳麦系光谱(Balmer series)，几乎包含了各色光的波长。

离北极约2000公里的人们大概每晚均可见至北极光，住在美国北部的居民每年只可见得数次。但当太阳表面的活动不寻常地活跃而产生大量的太阳气体时，连位在南部的墨西哥偶而也能一睹其风采