就在不久前，中國載人航天工程辦公室發布了神舟十二號航天員在軌拍攝的照片，很多人注意到一個細節——地球外麵竟然有一層發光的邊界。

這是大氣層嗎？夜空中的大氣層

，為什麼會是“亮”的呢？發光的這層又是在哪一高度
？發光原理是什麼
？

這些問題的答案都指向一個詞——氣輝，一種大氣發光現象。

為什麼會有這樣的現象呢？讓我們從抬頭仰望星空的一個細節說起。

當人們在遠離城市燈光的野外，甚至是空氣稀薄的高原欣賞純淨的夜空時，如果把目光放在星星之間的“空隙”，可以感覺到沒有星星的區域仍然不是直覺上該有的純黑，即使用望遠鏡觀察

，暗星和暗星之間的“空隙”仍然有些許明亮
，好像我們看到的夜空中有一個微弱發光的背景
，這就是氣輝（地球高層大氣的微弱發光現象）。

在可見光波段，最明亮的氣輝是高層大氣氧原子發出的557.7納米的綠色光，亮度稍弱的是鈉原子發出的589.0納米/589.6納米的黃綠色光。這個顏色的大氣發光現象，很容易讓人聯想到極光。但事實上
，二者在分布、形態和原理上都有著顯著的不同。

從空間分布上看，極光幾乎隻存在於高緯度靠近地球磁極的一圈，鮮有出現在低緯度區域，而且形態清晰、變化迅速
；反觀氣輝，則是一圈完整的發光球包裹在整個地球外麵，近乎於均勻分布，鮮有結構特征。這些不同，均源於它們發光原理的差異。

極(ji)光(guang)的(de)出(chu)現(xian)，來(lai)源(yuan)於(yu)太(tai)陽(yang)風(feng)中(zhong)高(gao)能(neng)粒(li)子(zi)對(dui)大(da)氣(qi)分(fen)子(zi)和(he)原(yuan)子(zi)的(de)轟(hong)擊(ji)
，微(wei)觀(guan)粒(li)子(zi)變(bian)成(cheng)激(ji)發(fa)態(tai)，隨(sui)後(hou)通(tong)過(guo)回(hui)到(dao)基(ji)態(tai)的(de)過(guo)程(cheng)釋(shi)放(fang)特(te)定(ding)能(neng)量(liang)而(er)發(fa)光(guang)，化(hua)學(xue)上(shang)可(ke)被(bei)歸(gui)類(lei)為(wei)“熒光”。氣(qi)輝(hui)的(de)產(chan)生(sheng)
，則(ze)源(yuan)於(yu)高(gao)層(ceng)大(da)氣(qi)的(de)紫(zi)外(wai)激(ji)發(fa)，這(zhe)些(xie)紫(zi)外(wai)線(xian)有(you)的(de)直(zhi)接(jie)來(lai)源(yuan)於(yu)太(tai)陽(yang)光(guang)，更(geng)多(duo)的(de)是(shi)高(gao)層(ceng)大(da)氣(qi)中(zhong)其(qi)他(ta)原(yuan)子(zi)或(huo)離(li)子(zi)受(shou)太(tai)陽(yang)光(guang)激(ji)發(fa)後(hou)產(chan)生(sheng)的(de)次(ci)級(ji)激(ji)發(fa)。這(zhe)類(lei)激(ji)發(fa)現(xian)象(xiang)在(zai)稀(xi)薄(bo)的(de)高(gao)層(ceng)大(da)氣(qi)中(zhong)
，可(ke)以(yi)存(cun)在(zai)數(shu)分(fen)鍾(zhong)到(dao)數(shu)小(xiao)時(shi)，因(yin)此(ci)地(di)球(qiu)的(de)夜(ye)半(ban)球(qiu)，就(jiu)有(you)了(le)能(neng)持(chi)續(xu)整(zheng)夜(ye)發(fa)光(guang)的(de)氣(qi)輝(hui)，化(hua)學(xue)上(shang)可(ke)稱(cheng)其(qi)為(wei)“磷光”。

qihuibujinzhengyekejian
，erqiefenbuyuzhenggeyebanqiu。gensuidiqiuzizhuanhegaocengdaqiliudong，lizimenyundongdaotaiyangzhaoshededifangchanshengyidingbilideziwaijifa，suihouyundongdaoyebanqiu
，youxiehaizaijifataidelizijiukenengzaimougeshijianhuidaojitaierfaguang。zhezhongfaguangmeiyoudiliweizhidepianhao，zhiyouriyedebutong

，yinciqihuikeyichuxianzaizhenggedaqiceng。xiangbizhixia，jiguangdechanshenghexiaoshishishunshide
，daqilizishoudaolaizitaiyangdegaonenglizihongji，jikefaguang。erdiqiudecichangqiangliediyueshulezhexietongchangdaidiandegaonenglizi，shitamenzhihuilaidaodiqiunanbeicijifujindegaoweidudiqu，yincichuleshaoyoudetaiyangjuliehuodongqi，zhiyounanbeicijifujincaikenengkandaojiguang。

了(le)解(jie)了(le)極(ji)光(guang)和(he)氣(qi)輝(hui)的(de)原(yuan)理(li)後(hou)

，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)發(fa)現(xian)二(er)者(zhe)均(jun)隻(zhi)能(neng)出(chu)現(xian)在(zai)稀(xi)薄(bo)的(de)高(gao)層(ceng)大(da)氣(qi)。因(yin)為(wei)如(ru)果(guo)靠(kao)近(jin)地(di)表(biao)，假(jia)設(she)有(you)氧(yang)原(yuan)子(zi)被(bei)激(ji)發(fa)，它(ta)很(hen)快(kuai)就(jiu)會(hui)和(he)旁(pang)邊(bian)的(de)原(yuan)子(zi)或(huo)者(zhe)分(fen)子(zi)碰(peng)撞(zhuang)，把(ba)能(neng)量(liang)釋(shi)放(fang)掉(diao)；zhiyoukongqimiduzugouxiboshi，yuanzimenbeijifahoucainenganquandiziyoureyundong
，zhidaozijifaguangshifangnenglianghuidaojitai。zidibiaoxiangshang，zhegezugouxibodeweizhijiuchuxianzai100千米左右的高度。繼續向上，原子們同樣也能如此發光
，但是由於空氣密度更稀薄
，看到的光也更弱。因此最明顯的發光就集中在100千米左右的高空
，剛好和傳統上對太空定義的100千米“卡門線”相當。

此(ci)外(wai)，氧(yang)原(yuan)子(zi)還(hai)有(you)其(qi)他(ta)能(neng)級(ji)的(de)激(ji)發(fa)，例(li)如(ru)需(xu)要(yao)更(geng)長(chang)時(shi)間(jian)才(cai)能(neng)回(hui)到(dao)基(ji)態(tai)的(de)一(yi)種(zhong)紅(hong)色(se)發(fa)光(guang)，需(xu)要(yao)更(geng)高(gao)層(ceng)大(da)氣(qi)的(de)更(geng)低(di)密(mi)度(du)環(huan)境(jing)，這(zhe)就(jiu)形(xing)成(cheng)了(le)在(zai)距(ju)地(di)表(biao)150—300千米一層較弱較彌散的紅色氣輝層，相比100千米的綠色氣輝層，紅色氣輝層需要更多的曝光積累才可察覺

，或者需要強烈的太陽活動打“配合”。

最後，回到神舟十二號航天員在軌拍攝的照片
，航天員從太空中拍攝的地球，氣輝作為一層薄薄的微弱發光層包裹在距地表100千米高度的地方。這一層發光的邊界，正是地球上觀察夜空時最主要的背景光。

（來源：《天文愛好者》雜誌）