“科普·攝影·百科”問答大擂臺啟動以來，全國各地的參賽者“來勢兇猛”，科普擂主也“見招拆招”。從本期開始，我們將篩選一些精彩問答來分享給大家！

一拍

拍攝時間：2018年2月5日

拍攝地點：美國阿拉斯加州費爾班克斯

作品名稱：極光幻影

拍攝者：肖亦辰（13歲 北京市朝陽區(qū)八十中）

攝影教師：王景虎

拍攝工具：尼康D7200

二記

在地球南北兩極地區(qū)，夜空中時常會有璀璨壯麗、千變?nèi)f化的美麗光帶劃過，人們將這些光帶稱為“極光”。在費爾班克斯地區(qū)，每年冬天是觀看北極光的最好時間。我每天晚上10點鐘到達觀測點，準備捕捉極光。當極光出現(xiàn)在天幕中的時候，整個夜空籠罩在綠色光帶之下。

三問 極光為什么大多都是綠色的？

一般認為，極光的形成與太陽的活動、地球磁場以及高空大氣等諸多因素都有關(guān)系，而太陽是極光之源。太陽的主要成分—氫和氦這兩種元素發(fā)生了復(fù)雜的核聚變反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成巨大的能量，并產(chǎn)生出強大的帶電粒子流；這些帶電粒子以極大的速度射向空間，當它們抵達地球時，與地球大氣層外圍稀薄的氣體分子發(fā)生碰撞，就會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。

地球的磁層—實際上是用地球磁場的磁力線編織起來的“保護傘”—包裹著整個地球，保護著地球上的生物，使其免受太陽風粒子的襲擊。不過在南北極的上空，這張“網(wǎng)”出現(xiàn)了較大的“間隙”，使得一部分太陽風乘虛而入，這就是為什么極光現(xiàn)象多發(fā)生于兩極地區(qū)的上空。

大氣層中的不同氣體成分在帶電粒子的作用下，發(fā)出的光的顏色各不相同，所以極光才會絢麗多彩。可是，絢麗的極光還是以綠色多見。這是因為大氣中氣體成分雖多，但仍以氮氣和氧氣為主，二者的總和占到了地球大氣層的99%，因此決定極光顏色的主要就是氮氣和氧氣。在正常狀態(tài)下，氧原子的電子處于最低能級，即電子在離核最近的軌道上運行。然而，當來自太陽的高能粒子撞擊地球大氣層頂部的氧原子時，內(nèi)層電子就能從中獲取能量，躍遷至能級更高的軌道。這種狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)，是極不穩(wěn)定的。處于激發(fā)態(tài)的電子很容易回到靠近原子核的軌道上，并將此前獲得的能量重新釋放出來。

在距離地面10萬～15萬米的高空中，被激發(fā)的電子在回到靠近原子核的軌道之前，還可以逗留在一個亞穩(wěn)定的狀態(tài)（第一激發(fā)態(tài)），并放出綠光。所以，在中等海拔的地方，極光多以綠色為主；而在高海拔的地方，極光多以紅色為主；在低海拔的地方，極光多以紅色或藍色為主。

走進科普基地？—國家天文臺

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