[引文轉貼]極光行成的真正原因

人類觀賞極光已經有數千年的歷史了，不過，一個根本的問題是，極光是如何產生的？太陽似乎是極光產生的原因之一。數十年來，太空科學家已經知道，在太陽活動較為旺盛的時候，極光的出現也較為頻繁。在地球表面，我們可以藉由觀測極光來監測太陽的活動。

許多教科書將極光的成因，歸咎於從太陽發射出的帶電粒子，受到地球磁場導引射入極區所致。有些插圖甚至直接描繪粒子如下雨般落入極區。這種說法十分符合直覺，也十分具有說服力。但是，這種解釋是不正確的。

根據過去一個世紀的研究，科學界對於極光的成因大致上已經達成共識。不過，讓人驚訝的是，幾乎所有中小學的課本，甚至某些大學普通天文學的教科書，其中對於極光的描述卻沒有按照這項共識來提供正確的成因。

1896年，挪威的物理學家伯克蘭(Kristian Birkeland)倡議，從太陽黑子來的電子形成電流，衝入地球大氣而導致極光的產生。事實上，他所提出的解釋只對了一半。後來，他的學生艾爾文(Hannes Alfven)利用英國物理學家查普曼(Sydney Chapman)於1930年代提出的關於太陽風和地球磁層(magnetosphere)的模型，指出電流不是來自太陽。根據艾爾文的理論，所謂的伯克蘭電流(Birkeland Currents)實際上來自磁尾(magnetotail)。在1940至1950年代，這項理論的爭議很大。直到1974年，藉由探險者12號(Explorer 12)衛星所得到的資料才證實了艾爾文的解釋是正確的。

現在就讓我們來看看極光究竟是如何形成的。

在太陽風的吹拂下，地球磁層會形成類似彗尾形狀的磁尾。就像一條被過分拉長而斷裂的橡皮筋會快速回彈，地尾的磁力線也會不斷發生被拉扯與重連(reconnection)的現象。在磁力線重連的過程中，磁能會轉化為粒子的動能，大量的能量會灌注到附近的帶電粒子，其中有些粒子就會沿著磁力線被加速而衝入極區。於是，這些高能粒子就在高空和氧或氮原子碰撞而產生極光。

換一個角度來看，人類就像是生活在大自然的彩色電視映像管中。地球的大氣相當於螢光幕，由磁尾來的粒子就相當於映像管中的電子。

本文的重點在於，由太陽來的粒子通常不是我們在晚上所見極光的直接來源。也就是說，許多書本或報章雜誌上的描述都是錯誤的。實際上，極光的產生是由背對太陽的磁尾中的帶電粒子加速衝入大氣所造成。

感想:
關於極光的錯誤觀念
連我都被"教科書"
騙了這麼久......
真今天才知真相

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