極光
一拍、二記、三問、四答！歡迎登上“科普·攝影·百科”問答大擂臺，入選作品可榮獲科普專家“一對一”親自回答！今天分享一下中國科學院國家天文臺研究員鄭永春和北京市朝陽區八十中學生肖亦辰的精彩問答！
一拍：
拍攝時間：2018年2月5日
拍攝地點：美國阿拉斯加-費爾班克斯
作品名稱：極光幻影
拍攝者：肖亦辰（13歲，北京市朝陽區八十中學生）
輔導者：攝影教師王景虎
拍攝工具：尼康D7200
二記：
在美國阿拉斯加的費爾班克斯地區，每年冬天是觀看極光的最好時間。我們每天晚上10點鐘到達極光觀測點，當極光出現在天幕中的時候，整個夜空是綠色的。極光像一條彩帶在夜空中飄蕩。
三問·四答：
1.極光是怎麼產生的？
2.極光為什麼大多都是綠色的？
在地球上人烟稀少的極地地區，夜空中時常會有璀璨壯麗、千變萬化的美麗光帶劃過，人們將這些光帶稱為“極光”。出現在北極的，人們稱它為“北極光”，出現在南極，則被稱為“南極光”。
極光是怎麼產生的？
極光是怎麼形成的？“極光之源”到底在哪裡？
科學家一般認為，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係，而太陽是極光之源。
太陽是一顆不斷放射出大量光和熱的恒星。在太陽內部巨大的壓力和極高的溫度條件下，太陽的主要成分——氫和氦這兩種元素發生了複雜的核聚變反應，反應過程中的質量損耗，轉化成巨大的能量，並產生出强大的帶電粒子流；這些帶電粒子以極大的速度射向空間，當它們抵達地球時，與地球大氣層週邊稀薄的氣體分子發生碰撞，就會產生發光現象。
太陽活動有週期性的高潮，並在高潮的時候出現太陽耀斑的大規模爆發。這時，太陽發射出的帶電粒子流格外强大，激起的極光現象也格外壯麗。囙此，太陽活動的强弱和極光出現的頻率有很大關係。耀斑爆發時，太陽黑子也會增多，有人發現這樣一種現象：當一個“大黑子”經過太陽中心的子午線時，往往在20至40小時以後，地球上就會發生極光。
極光為何多是綠色
我們知道，太陽中的帶電粒子流和地球大氣層的氣體發生碰撞，就會產生極光。大氣層的中不同氣體成分在帶電粒子的作用下，發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，這又是為什麼呢？
高層大氣中的分子或原子，在被來自太陽的高能帶電粒子激發後，會釋放出一定的能量。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%，囙此决定極光顏色的，主要就是氮氣和氧氣。氧原子有8個電子，不同軌道上的電子具有不同的能量，離原子核越近的軌道，電子的能級越低。
在正常狀態下，氧原子的電子處於最低能級，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。這種狀態叫作激發態，是極不穩定的。處於激發態的電子很容易回到靠近原子核的軌道上，並將此前獲得的能量重新釋放出來。而釋放能量的管道有很多種，主要分為輻射躍遷和無輻射躍遷兩種。輻射躍遷就是指以光子的形式釋放能量，無輻射躍遷就是不會發出光子，而是通過碰撞等形式將能量傳遞給其他分子或原子。
在距離地面10萬～15萬米的高空中，被激發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定的狀態（第一激發態），並放出綠光。在距離地面15萬～25萬米的高空中，如果電子吸收的能量只够它躍遷至第一激發態，沒辦法躍遷至更高的能級，那麼，電子在回到靠近原子核的軌道時，會發出紅光。這也就是為什麼在中等海拔的地方，極光多以綠色為主；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。