新型態極光

極光愛好者相機捕捉到紫色光束 取名為「史帝夫」– 中視新聞發布於2017年4月24日

相較於常見的綠色或紅色極光，這個罕見的流線型光束以肉眼觀察時，顏色卻是偏白

調整快門來拍攝時，甚至可以拍出藍紫色的色澤

極光是來自太陽的帶電粒子與地球磁場相互作用下的絢麗表演，地球的極光主要有紅、綠二色。

紅色極光大約發生在200公里以上的高度，被幾個電子伏特左右的電子動能所激發的氧原子輻射出 630 nm 的紅光（註：1240/630 = 1.96 eV），此高度下氧原子的低濃度和眼睛對此波長的低靈敏度，使這種顏色只有在太陽活動強烈的情況下才能被看見。太陽風中動能約 1 keV 的電子則會穿透到較低的高度，並造成極光常見的黃綠色。能量超過 10 keV 的高能電子甚至可以到達 100 公里以下的高度；在這樣的地方，極光是桃紅色或紫色。

綠色極光則發生在100～200公里之間，該區會抑制 630 nm 模式（註：氧原子的基態電子被激發到較高的能階，由於電子無法分段跳回基態，因此這個1.96 eV 的能量差被稱為禁止躍遷 Forbidden Transition）。557.7 nm 的綠光則是占主導地位，這是藉由先將氮原子游離出來的電子去撞擊氧原子，然後以綠光將能量輻射出去。此高度範圍內由於氧原子濃度較高，而且人眼對綠光較敏感，因而綠色的極光最為常見。

回來看「史帝夫」， 歐洲太空總署 Swarm 衛星飛過這道25公里寬的白色光束時，在地表上空300公里處測量到3000℃的溫度，這相較於極光的 500°K ~ 1400 °K，其溫度顯然高多了（資料來源：ESA）。另外，綠色極光與紅色極光高度也比白色光束的300公里來的低。特別是Swarm衛星測得它的氣體流速比光束外的氣體快了 6公里/秒，若是以綠色或紅色極光而言，它們是電子撞擊氧原子所形成，由於電子質量僅約氧原子的三萬分之一，因此被電子轟擊的原子就不會呈現出【它的氣體流速比光束外的氣體快了 6公里/秒】，這樣的證據支持這道光束是被高速質子流轟擊所產生的「質子極光 Proton auroras」。雖然研究這個”Steve”現象的 Prof. Donovan 認為質子極光不可見，但是從下列幾點來判斷，我仍然傾向於這是質子極光：

1. 相較於電子，質子的質量大，慣性大，因此發生質子極光的緯度會比常見的極光還低→”Simultaneous ground and satellite observations of an isolated proton arc at subauroral latitudes“，這一點符合觀察者所宣稱的「有人開始注意到 Steve 有些不太一樣，因為這條光帶出現的位置比北極光要偏南一點」→”www.qdaily.com”

2. 質子極光比較罕見，但並非不可見

3. 質子可以捕獲電子成為氫原子，然後再發射氫原子光譜中的「巴耳麥系」，氫放電管  hydrogen discharge tube在大電流之下所呈現的色澤就是【白光】

如果 Swarm 衛星當時有做光譜分析，答案或許就能揭曉了。

最後來欣賞這些被暱稱為 Steve 的新型態極光：The Gallery of Steve