極光為什麼會發出綠色和紅色的光？

琥珀點綴夜空的極光，那些綠色和紅色是從哪裡來的呢？

30秒看懂答案

顏色的真面目，是空氣粒子發出的光喔。

極光的顏色，是從太空降下來的電子撞上高空中的氧和氮，讓它們發光而產生的。最常看到的綠色，以及更高處的紅色，都是氧發出的光；藍色、紫色和粉紅色則主要是氮發出的光。顏色會隨著在什麼高度發光而改變。

從太空站看到的，在地球邊緣展開的綠色和紅色極光 — 從國際太空站看到的極光。低處發出綠光，再往上的高處則發出紅光。照片：NASA Johnson Space Center / Public domain / 維基共享資源

極光是天空中的霓虹燈

根據美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）太空天氣預報中心的說明，極光是這樣的現象：電子在地球周圍的空間，受到太陽吹來的風（太陽風）的能量而加速，沿著磁力線降到天空中，撞上高度100公里以上的空氣粒子而發光。這和霓虹燈管裡電子撞上氣體而發光的原理非常相似。

綠色和紅色是氧的顏色

被撞到的氧或氮會接收能量，暫時變成充滿能量的狀態，回到原本狀態時就會發出光。最常見的淡綠色，和比較少見的深紅色，都是氧發出的光。氧充滿能量的方式不同，就會發出綠光或紅光。

圖：極光發光的原理

顏色不同，發光的高度也不同

處於會發紅光狀態的氧，要花150秒以上才會發光。在空氣濃的低處，它在發光之前就會撞上其他粒子而無法發光，所以紅光只會出現在空氣稀薄的高處。綠光大約1秒就能發出，所以在更低的地方也會發光。大致的高度依資料而不同：NOAA說綠光在120～400公里、紅光在300公里以上；NASA則說綠光在100～200公里、紅光在200公里以上。

圖：顏色與發光的高度

NOAA和NASA的高度數字不同，所以內文兩者都列出。

琥珀原來紅光要花上一段時間，才會慢慢發出來呢。

紫色和粉紅色是氮的顏色

極光的下緣有時看起來是紫色或粉紅色，這主要是氮發出的光。氮被撞到後幾乎馬上就會發光，所以在低處也能發光。在黎明或傍晚，高處的氮照到陽光，也可能發出紫色的光。

想知道更多

有人說看到的極光是白白的，NOAA說明，這是因為在暗處人的眼睛不容易分辨顏色，如果是明亮的極光，就能看到真正的顏色。
最常見的綠光，是波長557.7奈米、顏色固定的光。
極光的英文名稱「aurora」來自拉丁語的「黎明女神」，一般認為是伽利略最先使用的。

琥珀綠色和紅色來自氧，紫色和粉紅色主要來自氮。極光的顏色，會隨著發光的高度而改變呢。

三選一小測驗

極光的綠色是什麼發出的光？

看答案

氧從太空落下的電子撞上高空的氧，就會發出綠光。紫色和粉紅色主要是氮發出的光。

參考資料

Aurora TutorialNOAA / NWS Space Weather Prediction Center（英文）
AurorasNASA Science（英文）

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展，說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。