大氣輝光：定義和含義

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有時，我們大多數人都會經歷過夜空中一種全景式的燈光。雖然這並非常見現象，但也並非罕見；事實上，只要你留心觀察，就能看到它。在晴朗的夜空中可以看到它。因此，在本文中，我們將探討它的起源、特徵以及使其成為引人入勝的現象的原因，尤其對天文愛好者來說。

什麼是大氣輝光？

大氣輝光，也稱為夜輝，是地球高層大氣中一種暗淡瀰漫的照明，通常只有在夜間沒有月光或其他人工光的情況下才能看到。但需要理解的一點是，它不是極光，甚至與極光也不相似。極光是帶電粒子與地球大氣層碰撞的結果，而大氣輝光則不同，它起源於涉及原子和分子的不同大氣活動。

大氣輝光現象最早由瑞典物理學家安德斯·埃斯特朗於1868年觀察到，但第一個對其進行科學研究和描述的是西蒙·紐康，時間是1901年。此後，它一直在實驗室中被研究。在對其進行理解的過程中，人們觀察到各種化學反應會釋放電磁能量。

大氣輝光的原因

正如我們上面所討論的，大氣輝光是不同自然過程的產物，這些自然過程通常發生在高層大氣中，尤其是在中間層和平流層。在這個區域，進入的太陽輻射與原子和分子發生反應，並導致這種輝光。

大氣輝光是高層大氣中，主要是在中間層和平流層中發生的幾種自然過程的結果。這些過程導致原子和分子對白天和夜間進入的太陽輻射發生反應，從而發出光。

化學反應的作用

白天，太陽的紫外線輻射會電離高層大氣中存在的原子和分子。由於這個過程，這些原子和分子分裂成稱為離子和自由電子的帶電粒子。有趣的是，在夜間，這些帶電粒子，即離子和電子會重新結合，並在此過程中以可見光的形式釋放能量。而這就是在晴朗夜空中產生這種迷人輝光的能量。

其他一些原因是：尤其由宇宙射線撞擊高層大氣引起的冷發光，以及主要由氧氣和氮氣與幾百公里高度的羥基自由基反應引起的化學發光。雖然由於陽光的眩光和散射，它在白天並不明顯。

原子氧和羥基分子的作用

原子氧和羥基 (OH) 分子是大氣輝光最主要的來源。原子氧在高層大氣中很容易獲得，因為它是在分子氧的光解離過程中產生的，當它從激發態回到基態時會發出紅光和綠光。在此過程中，羥基分子會發出暗淡的藍光。

大氣輝光對天文觀測和空間觀測的影響

大氣輝光對通常由衛星和航天器進行的天文觀測和空間觀測具有重大影響。在此過程中發出的暗淡的光或輝光可能會干擾靈敏的望遠鏡和探測器，並可能影響研究遙遠恆星、星系和其他天體的能力。由於這種明顯的影響，天文學家和其他科學家在進行太空任務和設計觀測儀器時，會認真考慮大氣輝光。

變化性和地理分佈

如上所述，大氣輝光是一種化學現象，取決於高層大氣中某些原子和分子的存在以及進入的太陽輻射；因此，其強度和分佈會隨時間和地點而變化。太陽輻射、大氣成分以及地磁條件等因素都會影響大氣輝光的存在、亮度和顏色。

如何觀測大氣輝光？

雖然大氣輝光是一種常規現象，但並非總是可見的。它只能在晴朗的天空中看到，絕對沒有汙染、雲層和其他人工光。此外，它肉眼可見，但只有在最佳條件下才能看到。它的微弱性通常需要使用長時間曝光攝影或專門的夜視裝置來捕捉其全部光彩。

大氣輝光和極光之間的區別

確實，大氣輝光和極光都在高層大氣中發出光，但它們的起源和特徵不同。大氣輝光源於大氣（化學）過程，併發出在整個夜空中可見的暗淡輝光；而極光是由帶電粒子（來自太陽風）與地球磁場的相互作用產生的。由於這種相互作用，出現了鮮豔而有結構的光。其次，這些光通常集中在極地地區。

結論

此外，大氣輝光是一種令人著迷的神秘現象，它用其微妙的淡藍色輝光來闡述夜空。它的起源在於高層大氣中原子和分子的微妙相互作用，發出暗淡的光，吸引著世界各地的觀察者。然而，隨著我們不斷深入研究大氣輝光的奧秘，我們對每晚在上面上演的天體芭蕾舞有了更深的欣賞。

常見問題

什麼是大氣輝光，它與極光等其他大氣光顯示有何不同？

大氣輝光，也稱為夜輝，是地球夜空中由各種大氣過程引起的微弱照明。它與極光不同，極光是太陽風中的帶電粒子與地球磁場相互作用產生的，產生更鮮豔和更有結構的顯示，通常集中在極地地區。

大氣輝光如何在高層大氣中產生？

大氣輝光是由太陽輻射與高層大氣中的原子和分子，特別是在中間層和平流層中的相互作用引起的。白天，太陽的紫外線輻射會電離原子和分子，而夜間，複合過程會導致可見光的釋放，在夜空中產生這種空靈的輝光。

大氣輝光照明的主要來源是什麼？

大氣輝光照明的兩個主要來源是原子氧和羥基 (OH) 分子。原子氧在其從激發態回到基態時會發出紅光和綠光，而羥基分子則發出微弱的藍光。

大氣輝光會影響天文觀測和太空任務嗎？

是的，大氣輝光會影響衛星和航天器進行的天文觀測和太空任務。大氣輝光發出的微弱光會干擾靈敏的望遠鏡和探測器，從而影響對遙遠天體的研究。科學家和天文學家在規劃太空任務和設計觀測儀器時會考慮到大氣輝光。

大氣輝光肉眼可見嗎？還是需要專門的裝置才能觀察到？

在黑暗晴朗的夜空、無光汙染的最佳條件下，大氣輝光肉眼可見。然而，它的微弱性通常需要使用長時間曝光攝影或專門的夜視裝置來捕捉其全部光彩。

大氣輝光的強度和顏色是否會變化？

是的，大氣輝光是一種動態現象，其強度和顏色會隨時間和地點而變化。太陽活動、大氣成分和地磁條件等因素會影響大氣輝光的亮度和顏色。

觀測大氣輝光的最佳地點在哪裡？

觀測大氣輝光的最佳地點是在光汙染極少的地方，例如偏遠的農村地區或擁有晴朗黑暗夜空的高海拔地區。

大氣輝光如何提升地球夜空的美麗？

大氣輝光以其微妙而迷人的輝光增添了地球夜空的魅力和美麗。它提醒著我們地球與廣闊宇宙之間的複雜關係。

大氣輝光可以在南北半球都觀測到嗎？

是的，大氣輝光可以在南北半球都觀測到，這使其成為一個引人入勝的普遍現象，世界各地的天文愛好者和觀星者都可以看到。

大氣輝光如何幫助我們瞭解地球大氣層？

對氣輝的研究有助於我們瞭解地球高層大氣以及中間層和平流層中發生的各種大氣過程。它為了解原子和分子與太陽輻射的相互作用提供了寶貴的見解，從而增進了我們對地球大氣動力學的瞭解。