2008年10月23日 星期四
如何拍攝極光？
極光攝影就某些方面來說雖是天文攝影中最簡單的項目之一，但要獲致令人驚豔的結果，拍攝過程中仍需注意一些基本細節與要求。
發生於地表上方近百公里以上的極光，從攝得的照片看來似乎都很亮麗，不過整體光度實際上還是相當弱，其燦爛多彩的風貌都需要長時間曝光才捕捉得到。因此，具有B快門的相機、三腳架和快門線都是基本必備的；至於曝光時間則依底片的速度（即ASA感度）、光圈的大小與拍攝當時極光的實際亮度等因素而定，一般可以從5秒至30秒不等，有時不妨也就極光呈快速運動狀態或靜止狀態來考量實際的曝光時間。
由於人類眼睛對綠色的敏感度最強，對紅色的敏感度相對較弱，因此在現場看到的大部分都是綠色極光，其他如紅色、紫色、粉紅色極光等除非亮度夠強，否則肉眼較無法輕易辨認出來，但它們卻能無所遁形地顯現在底片上。所以當場看到的即使是大規模極光表演後殘留下稀薄的少許綠色極光，或許其中尚隱藏著其他顏色的極光，所以絕對不要因此輕易放棄拍攝的機會，說不定底片沖洗出來後會有意想不到的結果。
極光有時看似靜靜地掛在天邊，但大多數時候卻呈現出動態的變化情形，移動的速度與延伸的方向、範圍時常又會帶給人們全新的期待。如果要記錄下極光的整體變動狀態，清晰呈現出一條條射柱狀極光，避免因長時間曝光使得它們的細部構造在快速移動過程中模糊掉，曝光時間自然越短越好。選擇ASA感度越高的底片，如ASA400以上，甚至是ASA3200，再將光圈縮小或減少曝光時間，都有助於改善上述情況。一般來說，ASA400底片比較能兼顧到影像的細部構造與品質。
由於紗帳狀極光散布的範圍、弧狀極光延伸的長度有時會跨過半個天空以上，標準鏡頭根本無法將極光整個形貌捕捉下來，此時就該採用廣角鏡頭甚至魚眼鏡頭，尤其碰到發生在頭頂正上方的冠冕狀極光的情況，魚眼鏡頭更能顯現出射柱狀極光輻聚於天空中某一點的壯觀景象。拍攝時將焦點定在無限遠，並將光圈開至最大，以期在曝光時間內盡量吸收最多的光。
星空提供了極光演出的舞臺背景，群星點綴在炫麗多彩的極光裡即構成一幅幅絕佳的畫面，若再攝入一些地面景物，必能豐富極光照片的內容，增加其可看性。諸如覆蓋著皚皚白雪的山峰、平靜無波並映照出地上景物的湖面、或形單影隻或簇集成林之披上雪衣的樹木，甚至孤立在一片銀白世界中並從窗戶透出一絲絲微弱黃色燈光的小木屋等等，在選擇觀賞並拍攝極光的地點時都是可以列入考慮的要素，此外絕對要避免前景中有太亮的光，但少量的月光有時也能出現不錯的效果。
拍攝極光絕大部分都是在低溫環境下進行的，溫度低至攝氏零下2、30度是常有的狀況，而且待在戶外往往就是個把小時甚至更久，因此必須做好個人的保暖禦寒準備，從頭到腳都要做保護，否則造成凍傷是划不來的。為了操作快門線及更換底片的方便起見，最好戴上手指頭能運作自如且保暖的薄手套，才不致於赤手碰觸到表面結冰的低溫金屬物件，稍不小心即有可能皮開肉綻。
照相機要在那樣酷寒的環境下能正常運作，同樣必須採取一些適當的防範措施。相較之下，機械式相機畢竟比全電子式相機受到低溫影響而出現操作失靈的機率低得多，但並不是說機械式相機就完全不會發生故障，何況電池在低溫下的耗電速度也較快，因此要準備多餘的電池之外，若能以保暖包將相機機身妥適包覆起來，自然能盡量少有掃興的情況發生。
在拍攝極光的過程中，切記不要反覆將照相機從戶外移到溫暖的室內，因為鏡頭上會凝結水汽而影響到拍攝的品質。每一捲底片開始拍攝之前，可以先用手電筒使第一張曝光過度，讓沖洗店知道從哪裡剪斷底片上夾，以免因為亮度不夠而無從剪起。一捲底片接近結束時，必須留意不要試圖去拍最後一張，因為底片在低溫下有可能變得相當脆弱而較容易被扯斷。此外，在極低溫且乾燥的環境裡很容易產生靜電，它們可能會在底片上產生刮痕，對底片造成傷害，因此在拍完一捲底片後回捲的速度一定要放慢。
近年風行的數位相機的最大優點是當場就可以看到拍攝的結果，做為接下來拍攝的參考依據，不過數位相機本身最好要有一定的高畫素，並具備長時間曝光的功能，才有可能拍下極光的美麗身影。至於一般的家庭用錄影機的敏感度不夠，即使配備電荷耦合元件（CCD），還是無法拍下極光完整的動態演出。要利用電視攝影機來拍攝極光，通常都需要先投注昂貴經費來改良、增強其性能，才能成功拍下極光出現與運動的整個變化過程。
2008年10月22日 星期三
地球有極光那麼其他的行星也會有極光嗎?
綠色極光
這是在蘇必略湖上空所看到的綠色極光。
看見碧綠的地平面了嗎？這正是JeffHapeman上星期去美國．密西根州的畫石國家湖畔遊玩時之經驗。在一個寧靜的夜晚，蘇必略湖遠端的地平面籠罩著一片持久不散的瀰漫綠色極光。拍攝上面這張影像的目的，在於試著捕捉人們看見極光時的驚艷之感。
資料來源: http://tw.group.knowledge.yahoo.com/e122-373356/article/view?aid=922122-373356/article/view?aid=922
2008年10月21日 星期二
極光可以發電嗎?
觀賞極光的地點和時機
極光 、閃焰與太陽風
極光的顏色主要來自氧原子與氮分子的激發，一般有紅色、綠色，也有黃色與紫色。極光高度約在 100 ~ 300 公里之間，再高，通常沒有足夠的中性原子可供激發形成極光。
太陽活動與黑子數量有密切的關係，當黑子數量達到極大期時，閃焰次數增多，規模也比較大，轟擊到地球上的太陽風粒子也多而密集，使極光發生的次數較多、規模也較大，是觀賞極光的好時機。1989 年與 2001 年初正是太陽活動極大期，產生許多大規模的極光，讓專家與大眾都大飽眼福。
當太陽發生大型閃焰時，雖然有機會觀賞到壯觀的極光，但湧到的大量帶電粒子會對地球大氣造成影響。所造成的影響主要有兩項。一是大量帶電粒子轟擊地球大氣，影響游離層反射短波無線電的能力，使短波通訊受到干擾或斷訊。二是大量帶電粒子的轟擊加熱了地球高層大氣，使得大氣膨脹，增加了人造衛星的空氣阻力，讓人造衛星的速度減緩，高度也降低，縮短了人造衛星的使用年限。
在上一次太陽活動極大期時，所發生的一次閃焰就使加拿大海防部隊通訊中斷 1 天，也使觀察太陽的太陽極大期任務衛星縮短壽命，最後在 1989 年 12 月 2 日墜落於地球大氣的過程中焚毀。
科學家曾利用衛星測量極光的強度，但是 1989 年那次極光的範圍之廣，才真正讓大多數人見識到極光的不凡之處。
極光通常只能在高緯度（60 度以上）地區見到，在 1989 年發生的極光，卻是南至美國佛羅里達州的威斯特礁和墨西哥的猶加敦半島都可見到。有人被天空火光般的色澤嚇壞了，打電話報警，有些人則看得心醉神迷。
這一次的極光出現在加拿大魁北克上空後不到 90 秒鐘，伴隨而來的磁暴便癱瘓了魁北克全省的供電系統，6 百萬加拿大人有好幾個小時無電可用。同一時間，羅盤的讀數變得不準確，車庫電動門自行開關的事件頻傳，無線電傳輸與海岸導航系統遭到干擾，部分衛星回傳的資料也暫時中斷了。
就像所有美麗的奇景一樣，雖然能夠預期極光發生的可能性，極光仍然是可遇而不可求的。如果遇上滿天雲或是暴風雨的天氣，即使發生極光現象，也無法觀賞。
人們對極光的認識，也與日全食、彗星一樣，花了數千年才從外貌、顏色的觀察而進入本質的了解，由驚懼轉為觀賞。人類對大自然的認識，由無知轉向了解的過程何其漫長，極光只不過是其中一例罷了。
古籍中的「極光」片羽
極光的形狀與色彩
在寒冷的極區，人們舉目瞭望夜空，常常可見到五光十色、千姿百態、各式各樣形狀不同的極光。毫不誇大地說，在世界上簡直找不出完全一樣的極光形體來。從科學研究的角度，人們將極光按其形態特徵分成五種：一是底邊整齊微微彎曲的圓弧狀極光弧（或稱為弧狀極光）；二是有彎扭摺皺的飄帶狀極光帶（或稱為帶狀極光）；三是如雲朵一般的片朵狀極光片（或稱為片狀極光）；四是像面紗一樣均勻的帳幔狀極光幔（或稱為幕狀極光）；五是沿磁力線方向的射線狀極光冕（或稱為放射狀極光）。
人們對極光的看法
從前愛斯基摩人以為是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬，許多民族也有他們不同的極光傳說。長期以來，極光的成因一直未能得到滿意的解釋。在相當長一段時間內，人們一直認為極光可能是由以下三種原因形成的。一種看法認為，極光是地球外面燃起的大火，因為北極區臨近地球的邊緣，所以能看到這種大火。
另一種看法認為，極光是夕日西沉以後，透射反照出來的輝光。還有一種看法認為，極地冰雪豐富，它們在白天吸收陽光，貯存起來，到了夜晚釋放出來，便成了極光。總之，眾說紛紜，沒有定論。直到本世紀60年代，將地面觀測結果與衛星、火箭探測到的資料結合起來研究，才逐步形成了極光的物理性描述。
所謂的極光是?
地球磁場分布在地球周圍，受太陽風的吹拂而被包裹著，形成一個棒槌狀的腔體，它的科學名稱叫做磁層（magnetosphere） 。為了更具體一點起見，我們可以把磁層看成是一個巨大無比的電視映像管，它將進入高空大氣的太陽風粒子流匯聚成束，聚焦到地磁的極區，極區大氣就是映像管的螢光幕，極光就是電視螢幕上移動的圖像。但是，這裡的電視螢幕卻不是20吋或是29 吋，而是直徑為40000公里的極區高空大氣。通常，地面上的觀眾在某個地方只能見到畫面的五十分之一。在電視映像管中，電子束擊中電視螢幕，因為螢幕上塗有發光物質，會發射出光，顯示成圖像。同樣，來自空間的電子束，打入極區高空大氣層時，會激發大氣中的分子與原子，導致發光，人們便見到了極光的圖像顯示。在電視映像管中，是一對電極和一個電磁鐵作用於電子束，產生並形成一種活動的圖像。在極光發生時，極光的顯示和運動則是由於粒子束受到磁層中電場和磁場變化的作用所造成的。
極光不僅是個光學現象，而且是無線電現象，可以用雷達進行探測研究，它還會輻射出某些無線電波。有人還說，極光能發出各種各樣的聲音。極光不僅是科學研究的重要課題，它還直接影響到無線電通訊、長電纜通訊，以及長的管道和電力傳送線等許多實用工程項目。極光還可以影響到氣候，影響生物學過程。當然，極光也還有許許多多沒有解開的謎。
極光為何叫做極光這是因為只有在極地(北極、南極)才看的到的
2008年10月20日 星期一
極光的光譜
當打入之電子能量不太高時，可將高層氧原子打成激發態氧原子O(1S)。此激發態氧原子O(1S)回到基礎態氧原子O(3P)便發出白綠色的光（波長5577A），此即最常見的白綠色彩帶般的極光。
當一般強度的磁層副暴發生時，打入電離層的電子能量較高，可將較下層氮分子打至不穩定的游離態氮分子離子。當此激發態氮分子離子回到基礎態氮分子離子便放出青藍色的光，波長4278A。因此在一般強度的磁層副暴時，可見北極光如青龍般在極區（約北緯70-80度左右）夜空盤旋飛舞。
當打入的電子能量非常高時（少有之超強磁副暴），電子得以深入低層電離層，將下層之氧分子打成兩個激態的氧原子，其中一個O(1D)可放出紅光6300A而另一激態的氧原子可為O(1D)或O(1S)，故可放出紅光或綠光。因此在超強磁副暴時，可能見到血紅色的極光或紅綠相間的極光。
太空梭由上往下所拍攝的極光，多呈淺紅色，這是氫所發的紅光。地面上不容易看到此種氫所發出來的紅光極光弧，是因為氫所發出的紅光，相對應的【生命期】較長之故。在較低空的大氣中，空氣不夠稀薄，碰撞太頻繁，如果高能階激發態的【生命期】太長，往往來不及大家一同由高能階跳回低能階發光，就個別與另一個粒子發生碰撞，把光給放出來了。所以只能產生類似擴散極光的現象，無法造成明亮的極光弧！
極光的形成原因
霓虹燈管內，藉著兩極的電壓差將電子加速，然後將管內稀薄氣體撞擊而發光。來自上空的高速電子撞擊電離層中的原子、分子、或離子，把它們打成激發態（通常必須是一個高能階的準穩定態），等一段時間後（【生命期】），它們會自動的跳回基礎態（或較低能階的準穩定態），放出一定波長的光，這就是極光。
造成極光的的高速電子，打哪兒來的呢？
（早期錯誤的看法，以為直接來自太陽的電子束！）
造成擴散極光的高速電子來自內磁層：
內磁層中，原來沿磁場線來回彈跳的高能電子，被擾動的電場與磁場散射後，無法繼續來回彈跳而落入電離層中，並與電離層中的氫原子碰撞發出紅光。由於這些電子一個一個落下來，好像下毛毛雨一般。因此所產生的極光也像毛毛雨弄溼地面一般，呈現相當均勻的分布。
造成分立極光的高速電子來自磁尾電漿片或磁層頂：
造成分立極光的高速電子成因可能不只一種，以下只是提出其中一種，做詳細的說明。
磁副暴是一種強烈的磁場擾動。主要的擾動發生在磁尾、以及高緯的電離層與地表。當磁副暴發生時，磁尾的磁場發生變形，會將電漿片中的熱電漿擠出來，灌入電離層。
當來自磁尾電漿片的熱電漿，到達電離層上空時，會自行形成一組Ｕ型的等電位分布，其中，越內層的Ｕ型等電位面，電位越低。
也就是說： 在Ｕ型結構的中央處，形成了一個沿磁場方向，方向向上的「場向電場」。
在Ｕ型結構的兩側，形成了一個垂直磁場方向輻合形式的電場分布。
因此，位在Ｕ型結構中央處的電漿中的電子，就會被此向上的「場向電場」所加速，高速的打入電離層。
當地球磁層外面太陽風中的磁場方向，具有南向分量時（與地球磁場方向相反時），地球的磁層頂，也成了一個帶有很強電流的電漿片。這樣的磁場與電流分布，很不穩定，也會造成強烈的磁場擾動（例如：「磁場線重聯」）。當來自磁層頂電漿片的熱電漿，到達電離層上空時，也會造成「場向電場」，並加速電子。
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