北極光小常識 (六之二)

Tony 的極光評分標準

        按照大家經驗自由評價,如果極光範圍很大,亮度夠高就有1~3分,如果極光跳動非常激烈,再得1~3分,如果極光出現紅色、藍色或紫色,依其彩度再加1~3分,如果強到出現一面極光紅牆,就是滿分10分。如果極光祇有綠色而沒有其他顏色,如上圖所示,即使極光明亮度爆表,活潑精彩,兩個項目加總最高也祇有6級,無法達到7級標準。

極光要有不同顔色才有7級

        黃刀經常看到6至7級極光,像下圖這張淡淡的紅色火焰所示,雖然動感部份得到2.5分,加上漂亮的紅焰再得1分,但是廣度和亮度微弱,我祇給它1.5分,加總得到5分,不及前圖無論廣度亮度和活躍度都拿到滿分3分;可惜前圖除了綠色沒有其他顏色,故彩度零分,頂多達到6分,亦是我所評價的6級,不過也較這一張淺淺的顏色多出1分。

        所以極光緃然出現紅色,假若亮度和廣度不夠,也到達不了7級標凖。下次大家欣賞極光,不妨跟著「Tony’s 極光評分標凖」,一起來給極光評頭論足,比較一番!

氮氣産生的紅色邊暈

        極光強弱視乎太陽粒子的能量,太陽粒子的能量決定這些粒子滲透到大氣中層深度,極光一般發生在距離地面100至150公里之間的電離層E層,當太陽黑子異常活躍,高能粒子能夠穿透到更低的海拔高度(D層,通常在80~100公里處),與高濃度的氮氣相互作用,便會産生紅、藍或紫等顏色,這顏色再與綠光柔合,分別化出各種美豔顏色的邊暈,加上此時強烈太陽粒子激烈衝撞大氣,使得極光條紋急速變幻,將夜空繪飾得五彩繽紛!下圖請問這張紫紅色勾鼻大鳥可得幾分?

看到紫色,至少8分

         如果看到紅光,極光評分最高可達7級,若要達到8級以上的評分標準,必需要有氮氣的紫藍色光加持才行,例如本圖極光非常強烈,已包含扭結、放射、簾幕、電暈等不同形狀,其紫色邊暈肉眼可見,局部區域甚至過曝,8級標準當之無愧。

        射線光弧(Rayed arc)或射線光帶(Rayed band)包含扭結、漩渦、簾幕或火焰等不同形狀,這幾道由多個垂直的射線組成的光弧會沿弧線水平方向快速來回閃爍跳動,又像音符般在激烈的鋼琴節奏中瘋狅跳躍,扭曲轉彎或者勁歌熱舞(或稱“彈鋼琴”),有時甚至閃爍出耀斑,是我們最響往的極光形式之一,強烈的射線光弧會出現各種顏色。

紫羅蘭邊暈

        紫藍色極光祇有在極光極強的時候才會出現,因為在電離層的底下,氧原子變為稀少,更多氮氣以氮分子,氮原子和正離子的形式存在,當離子化的氮原子被碰撞後重新獲得電子,氮離子返回氮原子導致藍色,返回更穩定的氮分子發出波長更短的紫色光,又因為被激發的氮分子從激發態恢復為基態,如前所述會發出鮮紅色光,這些紅色、藍色或紫色混合在一起於是揉合出黃綠色、紫粉紅色、紫羅蘭色或深紫藍色等紫系色彩,故在極光異常活潑的時候,極光簾幕下緣會偶爾現出難得一見的紫粉紅甚至紫藍色等鮮豔邊暈,這些顔色經常快速轉換,或稍縱即逝,拍攝時需要縮短曝光時間,眼明手快才抓得住。下圖形狀是標準的射線光弧(Rayed arc)。

日照造成的紫藍色光

        藍色和紫色是極光較難見到的顏色,有時候日照也會造成紫藍色光。當極光極強,將更高空的氮分子離子化(F層,約300~500公里),氮離子被極光電場從大氣層拉出進入太空,這些高空氮離子産生的紫藍色光譜便會淡淡地出現在上層夜空,尤其是在秋季日落之後不久,太陽照亮極光頂部,這些足夠高的氮離子受到陽光散射,就像我們在白天看到藍天那原理相同,增加這片紫藍色高空夜光簾幕的亮度。

        除此之外,在400~500公里以上的高空上,質量較輕的氦氣和氫氣被激發亦會分別產生藍色和紫色極光,雖然兩者不容易用肉眼觀察得到,但是我們的攝影器材仍有可能捕捉到它。本圖攝於日落後不久,應該是日照造成的紫藍色光。

高空紫光簾幕,9分至高評級

        冠冕(Corona)是欣賞極光的極品,當強烈極光就在我們頭頂上出現,視覺上彷彿收斂到一個圓點,從而向外爆發,強烈光芒像一頂皇冠從天而降,非常具戲劇性,這種震撼經驗讓人畢生難忘,它們極速變化,燦爛強烈卻非常短暫,紫色和粉紅色通常是少不了的,就看誰有本事將它化作永恒!

        下圖攝於初秋半夜,排除日照因素,其紫光射線顏色明顯有別於因氧離子造成的紅色火焰,而且拍攝當時並不明顯,是在修圖時才發現,應該是氦氣或氫氣所產生的紫藍色,非常難遇,當然獲得9分至高評級。

極光紅牆10分滿分

        自從1755年以來,科學家開始記錄太陽活動,太陽黑子活動大約每11年為一週期,至今已經觀察到24個極光週期。在極光峰期或高峰之後的兩三年間,強烈太陽風出現的頻率和機會大增,經常觸發地球大型磁暴,當異常罕見的超級磁暴來襲時,尤其是在低緯度地區,如果幸運的話,你可能會看到一片從上到下,完全紅色,美的令人窒息的極光紅牆,也就是我所說的10級標準。

        因為低海拔電離層(80~120公里)的氮分子和氧原子被全面激化產生紅光,加上高能碰撞除了傳遞動能之外,還大量散發熱能,熱能以紅光呈現,透過紅外輻射消散到大氣之中,我還未能有幸親身經歷如此震撼美景,祇可憑空想像,咱們翹首以待!(本文內容主要自參考美國國家公園管理局網頁)


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