「北極光、海市蜃樓、彩虹」資料（20分）

北極光，自地球大氣層形成之日起就在天空中飛舞。關於北極光，流傳著許多神秘的故事，很多傳說表明古人懼怕這種光。美洲印地安人相信只要對著北極光吹口哨就可以招來鬼靈命令它們做事。北歐神話提到復仇心重的精靈會殺掉任何嘲笑北極光的人。對那些老祖先來說，明暗度強的極光是惡疫、災難與死亡的前兆。
北極光可以在世界各地出現，特別是被稱作「曙光神之腰帶」或「曙光神之橢圓環」的地區。1881年，瑞士物理學家佛利茲（Herman Fritz）在其著作「極光」中表示：「北極光奇觀最耀眼之處位於北方近67度的天際」。挪威科學家斯托摩（Carl Stormer）在1910年則昭告世界說北極光通常出現在100到 120 公里的夜空上。

極光的產生是因為太陽表面爆炸時釋放出大量的太陽粒子。太陽粒子就會以高速（每秒數千英哩）穿過太空。如果這種粒子雲接近地球磁場，地球就會抓住他們並將之推向地球磁場的南極與北極，於是太陽粒子就會與地球大氣層中的氣體分子（氧與氮）發生碰撞產生北極光。這樣的機制可以保護地球免於因為太陽粒子的破壞，也保護了地球上的生命。

地球衛星照片顯示極光是持續不斷的，但是一般不會強到讓肉眼就能看到。若碰撞的強度夠，在晴朗的黑夜裡可以看到極光。最耀眼的極光出現在早春或晚秋。午夜正是觀賞極光的最佳時刻，行家會選在午夜前後的各兩個小時觀賞極光。

極光之美在於它像是夜空中的煙火。它們看起來像是多彩的絲帶飄在微風中。通常北方開始微亮，然後紅、綠、青或紫的光焰像座拱門般劃過天際。北極光會因為地球磁場與太陽風之間的互動而持續地移動。

加拿大Churchill北極光攝影之旅的導遊查理‧戴（Richard Day）說：「在2003年一次觀測，天空上演數小時多彩炫目的光之舞，勝過我所見過的任何人造煙火表演。」

觀賞北極光的最佳地區為挪威的北半部（Svalbard是全球唯一白天可以見到極光之處），瑞典、格陵蘭、丹麥、阿拉斯加、加拿大與俄國。

1)由於從太陽射來的電子接近地磁場之偏轉，及繞磁極集中成螺旋狀所引起之輻合效應。為通過極稀薄而最冷之高氣層之放電，造成大氣中的瑰麗發光現象。形狀有拱弧，長條與薄霧等，所呈狀態從跳動，閃爍到爆炸都有。極光顏色通常是白中帶綠，帶紅，帶黃，帶藍，帶紫或粉紅，持續時間從數小時至數日不等

(2)為什麼極光只出現於地球兩極地區？原來地球有著強大的磁場，來自太陽的帶電粒子受到地球磁場的影響，由於磁力線輻合的效應，這些電子與正離子所構成的氣體(我們稱他為電漿)會在沿地球磁場線方向產生一個向上的電場，於是電漿中的電子就被此電場加速，打入高緯度之電離層，所以只有射向兩極地區的帶電粒子才能進入高層大氣產生極光。

(3)地磁北極在加拿大(地磁北極距地理北極約1200km之遠。兩者以地心相交約11.5o。)，故在加拿大南部和美國北部常見到極光，西伯利亞之低磁緯度較少見到 。平時越高磁緯度地區才能看見北極光，但逢太陽風暴之激烈程度於稍低磁緯度地區也能看到。

科學家已能正確預測十一年為週期之太陽風暴，大量的從太陽風暴中的帶電粒子衝向地球，與地磁場之交互作用產生絢爛景致的北極光。公元二千年正逢十一年週期高峰，於稍低磁緯度地區也能看到。。

(4)位在北極的稱為北極光，位在南極的稱為南極光，就如同天使頭上的光環一般，套在地球南北極的夜空中。北極光與南極光有時可如同鏡中影像般成對出現。
















———海市蜃樓的形成———

　　然而自然界的海市蜃樓卻難以一見，海市蜃樓並非像人們所認為得那麼簡單，這其中究竟有怎樣的奧妙呢？

　　海市蜃樓簡稱蜃景，根據物理學原理，海市蜃樓是由於不同的空氣層有不同的密度,而光在不同的密度的空氣中又有著不同的折射率。也就是因海面上暖空氣與高空中冷空氣之間的密度不同，對光線折射而產生的。蜃景與地理位置、地球物理條件以及那些地方在特定時間的氣象特點有密切聯系。氣溫的反常分佈是大多數蜃景形成的氣象條件。

　　從一張世界海市蜃樓主要出現地域分佈圖上看，我們從中發現一個特點，就是常出現海市的城市基本上都是沿海城市。一般我們提起海市，都只會想到大海上又出現了什麼東西。事實上，不只是在海上，在公路上，沙漠裏同樣也會出現海市蜃樓。

———形形色色的海市蜃樓———

海面上的海市蜃樓

　　夏天，在平靜無風的海面上，向遠方望去，有時能看到山峰、船舶、樓臺、亭閣、集市、廟宇等出現在遠方的空中，古人不明白產生這種景象的原因，對它作了不科學的解釋，認為是海中蛟龍(即蜃)吐出的氣結成的，因而叫做“海市蜃樓”，也叫蜃景。海市蜃樓是光在密度分佈不均勻的空氣中傳播時發生全反射而產生的。夏天，海面上的下層空氣，溫度比上層低，密度比上層大，折射率也比上層大。我們可以把海面上的空氣看做是由折射率不同的許多水準氣層組成的。遠處的山峰、船舶、樓房、人等發出的光線射向空中時，由於不斷被折射，越來越偏離法線方向，進入上層空氣的入射角不斷增大，以致發生全反射，光線反射回地面，人們逆著光線看去，就會看到遠方的景物懸在空中。沙漠裏的海市蜃樓

　　在沙漠裏也會看到蜃景，太陽照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也小。從遠處物體射向地面的光線，進入折射率小的熱空氣層時被折射，入射角逐漸增大，也可能發生全反射，人們逆著反射光線看去，就會看到遠處物體的倒景，仿佛是從水面反射出來的一樣，沙漠裏的行人常被這種景象所迷惑，以為前方有水源而奔向前去，但總是可望而不可及。柏油馬路上的海市蜃樓

　　在炎熱夏天的柏油馬路上，有時也能看到上述現象，貼近熱路面附近的空氣層同熱沙面附近的空氣層一樣，比上層空氣的折射率小。從遠處物體射向路面的光線，也可能發生全反射，從遠處看去，路面顯得格外明亮光滑，就像用水淋過一樣。

　　———專家有說———

　　沁陽市氣象局工作人員：

　　說法一：同一地區反復出現海市蜃樓奇觀，與當地空氣濕度、溫度有密切關系

　　在很短時期內，同一地區反復出現海市蜃樓奇觀，與當地空氣濕度、溫度有密切關系。近期，該地區雨水較多，濕度適中，特別是雨雪天氣過後的晴天，空中濕度比平時增大，並在山體表面形成暖濕空氣，在這種特定的氣候條件下，太行山體輪廓被折射在空中，就形成了海市蜃樓奇觀。

　　高影（專家）：

　　說法二：孫玉平結束了海市蜃樓只有文字記載而沒有影像紀錄的歷史

　　孫玉平拍到海市蜃樓引起有關方面極大的重視，立即在濟南舉辦了海市蜃樓專家研討會。經過認真地分析研究，專家們一致認定：孫玉平拍攝下的是典型的海市蜃樓。

　　孫玉平不僅實現了自己兒時的夢想，更重要的是他結束了世界上對海市蜃樓只有文字記載而沒有影像紀錄的歷史。

　　兩千多年前，徐福帶著一位皇帝長生不老的夢想去尋找傳說中的“仙島”，留給人們的卻只是一段傳奇的故事。兩千多年來，多少人懷揣著徐福的故事來到海邊，希望實現看到海市蜃樓的夢想，然而大都失望地離去。一位勤勉的電視人用他的攝像機和科學知識讓大家瞭解了海市蜃樓的原理，看到了海市蜃樓的真容。為了這一刻，人們等了兩千多年。當我們看到彌足珍貴、來之不易的海市蜃樓電視成像的時候，我們感到的不僅僅是激動，還有感激。

　　■新聞緣起

　　2005年元旦，河南省沁陽市神農山風景區驚現自然奇觀海市蜃樓，一架連綿起伏的山巒懸掛景區南部平原的上空。據悉，這是該景區近期第二次出現海市蜃樓奇觀。2004年10月3日早晨7點10分，神農山景區曾出現過一次海市蜃樓奇觀。在很短時期內，同一地區反復出現海市蜃樓奇觀，與當地空氣濕度、溫度有密切關系。

海市蜃樓
海市蜃樓是一種光學幻景，是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像。 海市蜃樓簡稱蜃景，根據物理學原理，海市蜃樓是由於不同的空氣層有不同的密度，而光在不同的密度的空氣中又有著不同的折射率。也就是因地面上的暖空氣與高空中冷空氣之間的密度不同，光行經熱空氣層（密度小）的速度較冷空氣層(密度大)快，因此從遠處物體發出的光線，經過空氣層間的折射和底層的反射後，不是沿直線進入我們的眼睛，而是如圖中所示的曲線使我們以為是從路面下的倒影所發出。也就是因海面上暖空氣與高空中冷空氣之間的密度不同，對光線折射而產生的。蜃景與地理位置、地球物理條件以及那些地方在特定時間的氣象特點有密切聯系。氣溫的反常分佈是大多數蜃景形成的氣象條件。
極光
極光是地球周圍的一種大規模放電的過程。來自太陽的帶電粒子到達地球附近，地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當他們進入極地的高層大氣時，與大氣中的原子和分子碰撞並激發，產生光芒，形成極光。
極光不只在地球上出現，太陽系內的其他一些具有磁場的行星上也有極光。
在北半球觀察到的極光稱北極光，南半球觀察到的極光稱南極光。也有科學家發現火星、木星上的極光。
極光按形態可分為：

勻光弧極光
射線式光柱極光
射線式光弧光帶極光
簾幕狀極光
極光冕
按觀測的電磁波波段分為：

光學極光
無線電極光
按激發粒子類型可分為：

電子極光
質子極光
按發生區域可分為：

極光帶極光
極蓋極光
中緯極光紅弧
彩虹，又稱天虹，簡稱虹，是氣象中的一種光學現象，當太陽光照射到半空中的水滴，光線被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光譜，彩虹的七彩顏色究竟是哪七種有不同的說法，東亞、中國最普遍的說法是（從外至內）：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫或紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，而西方常用的排色則為後者去掉靛色而成為六色。
其實只要有空氣中有水滴，而陽光正在觀察者的背後以低角度照射，便可能產生可以觀察到的彩虹現象，彩虹最常在下午，雨後剛轉天晴時出現，這時空氣內塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因為仍有雨雲而較暗，而觀察者頭上或背後已沒有雲的遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近，在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧，亦可以製造人工彩虹。
月虹，又稱晚虹，是一種非常罕見的現象，在月光強烈的晚上可能出現，由於人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辨顏色，故此晚虹看起來好像是全白色。