极光为什么是绿色的？

详细内容

• 01

  极光其实不只是绿色的，其颜色取决于太阳中的带电粒子跟大气层的哪种气体先发生碰撞，大气层的最上层氧气含量比较高，带电粒子跟氧气碰撞，就出现了绿色的光。

  

  高层大气中的分子或原子在被来自太阳的高能带电粒子流激发后，会将这部分能量吸收，这些被激活的原子或并不会一直保持这样吸收了能量的高能状态，而是会释放出一定能量（也就意味着一定波长）的光子，然后回到稳定的基态。

  因此决定极光颜色的，就是到底哪些气体分子/原子吸收了这些高能带电粒子的能量。

  

  我们知道，大气层中含量最高的是氮气和氧气，二者的总和占到了地球大气层的99%，因此决定极光颜色的最有可能的“幕后黑手”无疑就是这两种元素。

  氧气：释放绿光或者棕红色的光，具体发出什么颜色的光取决于它们吸收了多少能量，让他们跃迁到了什么能级上。

  氮气：释放蓝光或者红光，如果氮原子在离子化后重新获得了一个电子的话它会释放出蓝光，否则直接回到基态的话，会放出红光。

  

  我们不难发现，氮气和氧气释放出来的光线已经覆盖了极光的所有颜色，至于黄色，其实是红色光与绿色光的叠加。

  在氧原子跃迁回基态的时候，如果它没有与其他粒子碰撞的话，会有3/4秒时间发出绿色的光，然后有足足2分钟发出红色的光。在大气层的最上层，氧气含量相对较高，而且空气粒子之间十分稀疏，因此会有足够的时间来释放暗红色的极光，而如果海拔降低的话，这些被激活的氧原子还来不及释放红光就已经与其他原子碰撞了。当然如果海拔更低，空气密度更大的话，这些被激活的氧原子根本来不及发光就湮灭了。

  这也是为什么最高的极光总是以红色为主；其下是以氧的绿色为主，辅以氮的红色/蓝色；而再往下，则只会有氮发出的红色或者蓝色极光。

  

  当然，根据各种形成条件的限制，极光的颜色也是有偏好的。最常见的极光是绿色的，其次是粉色（少量绿色+红色）、纯红色和黄色（红色+绿色），最罕见的是纯蓝色。但是对于生活在低纬度的居民来说，在太阳活动强烈的时候，低海拔产生的红色极光会更为常见一些。