| |
|
|
| |
日地關係 |
|
| |
|
|
| |
我們仰賴著太陽所帶來的能量以生存在地球上，而極光仰賴著太陽所帶來的能量以驅動電流造成極光現象。太陽是離我們最近的恆星，一如其他恆星一般，主要是由氫氣所組成的一團高熱氣體大球，太陽的溫 度是如此地高，因此絕大多數的氣體事實上是以電漿態 (plasma) -物質的第四態存在。 |
|
| |
|
|
| |
物質的第一態為固態，是物質最冷的狀態；當我們將固態物體加熱，物體便會轉換成液態，液態為物質的第二態；當我們 再將液態物質加熱，則此物體便轉換成氣態，氣態為物質的第三態；而當我們繼續加熱氣態物體時，原本的原子將會分散成帶電粒子，使得物體從氣態轉變成為電漿態，物質的第四態。 |
 |
| 物質隨溫度變化的型態示意圖，固態、液態、氣態和電漿態。 |
|
|
|
| |
|
|
| |
因為太陽的電漿粒子是處在很高的溫度，因此許多的高能粒子能夠擺脫太陽的重力吸引而飛離進入太空中，我們稱這些飛離太陽表面的電漿粒子為太陽風 (solar wind)，這些電漿粒子像乘風一般自太陽表面被吹離，吹過行星並和行星的磁層和 (或) 大氣層相互影響，伴隨著太陽風一起被帶來的是太陽的磁場，一路從太陽延展到海王星和天王星。 |
|
| |
|
|
| |
由於帶電粒子和磁場會相互影響，因此當太陽風(由帶電粒子組成) 吹拂過地球磁層時，將會使得地球磁層的形狀自原本的偶極狀磁場 (dipole magnetic field)開始產生變化，而成電漿掃過的磁層形狀，此形狀看起來就像人的長髮在風中飄動的樣子；這在太陽電漿粒子與地球磁層間的相互影響即為人們所知的日地關係 (the Sun-Earth Connection)。 |
 |
| 地球的磁層，看起來就好像我們有一個由磁場所構成的透明玻璃瓶，其形狀是透過太陽風和地球本身所具有的磁場之間的相互影響捏塑而成。 |
|
|
|
| |
|
|
| |
磁層，面向太陽，受太陽風衝擊的那一側稱之為〝日側磁層〞(dayside magnetosphere)，磁層向後延展好似順著太陽風流動一般的部分稱之為〝磁尾〞(magnetotail)，磁尾在西密斯計劃中佔了相當重要的地位。 |
|
| |
|
|
| |
太陽風與地球磁層每天的相互影響，造成了在地球高層大氣和地球磁層之間流動的電流，主要是在高層大氣和磁尾。就像流過氖氣燈管的電流點亮了燈內的氣體，在高層大氣和磁尾之間流動的電流也點亮了地球大氣，造成極光現象的發生。 |
 |
太陽同時為地球帶來了粒子和光，太陽光花了八分鐘的時間到達地球，而太陽粒子則花了約三天才自太陽抵達地球。 |
|
|
|
| |
|
|
| |
極光如何產生 |
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
極區的發光現象是由來自於磁層的帶電粒子造成的 (主要是電子)，帶電粒子順著磁場線高速進入高層大氣，當他們與氣體產生碰撞時，激發了原子和分子，當原子和粒子從激發態回復到基態時，便會放射出光。 |
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
|
