氣輝，又稱“夜輝”，是高層大氣的微弱發光現象。源自大氣某些成分受太陽光照射後，在光化學過程中所放射的微弱光輝。
基本介紹
- 中文名：氣輝
- 外文名：airglow
- 相關術語：大氣輻射 大氣光象
- 學科分支：大氣物理學
- 峰值出現高度：100～160 km
描述,形成機制,套用,觀測,
描述
在地球的大氣層，氣輝這種光學現象導致背向太陽的夜空即使排除了星光和散射的陽光，也不會完全黑暗。其占所有觀測的到的，除開星光、黃道光、銀河光和大氣散射產生的光之外，剩餘部分光能的40%。
氣輝在全球晴夜都可看到，有各種顏色，地平處較強。有季節性、周期性變化。
（1）分類
1）氣輝習慣上依據觀測的時間段分為夜氣輝、曙暮氣輝和晝氣輝三類：
夜間出現的比較明顯，稱為夜氣輝（或夜輝），晨昏時出現的稱為曙暮氣輝，白天出現但不易觀測的稱為晝氣輝。一般把地冕的輻射也包括在氣輝中。
2）氣輝依據其產生輻射的大氣成分不同，被分為多種：
比如原子氧的OI558nm氣輝、原子氧OI630nm氣輝、N2氣輝、CO2氣輝、OH氣輝、O2氣輝等
（2）與極光異同
極光和氣輝是發生在中高層大氣的兩種重要的光學現象，憑目視很難分辨出來。兩者的光譜有某種類似之處，但在其他幾個重要方面是不同的：
極光受地磁場控制, 在接近地磁極的有限緯度處一般都能觀測到, 而且它的出現與太陽活動有關；
氣輝同太陽活動關係不大，而且有季節性和周期性的變化。同時，二者光譜特徵的差別也表明它們的激發機制是不同的。相比較於極光，氣輝具有連續不斷，無論白天黑夜都有氣輝輻射、不受緯度限制、光線較弱、產生機制不同等特點。
形成機制
是中高層大氣光化學過程的產物。
白天太陽的電磁輻射激發大氣中的大氣分子或原子，使其失去一個或是更多電子，分子分離為原子，將分子或原子的穩定狀態激發至較高的能態，或是使分子振動起來。到了夜間，這些處在較高能態的分子或原子就會躍遷回基態，此時釋放出來的一定波長的光引起發射和散射，從而造成了微弱輝光輻射。最常見和最明亮的氣輝輻射特徵一般是由化學反應產生的，其常因參與作用的成分和過程的不同而呈現不同的色彩，其輻射強度受到大氣溫度和相關大氣組分密度控制。
由於陽光的散射，這種現象在白天不會被注意到。
氣輝現象是瑞典科學家安德斯·埃格斯特朗在 1868 年首先確認的。從此之後，在實驗室里和對各種化學反應的研究，已經觀察到這是電磁能量過程的一部分。科學家也發現這些過程會出現在地球的大氣層，天文學家也已經驗證這些過程和排放的存在。
氣輝的產生主要是氧氣和氮與羥基離子在數百公里的高度上做出的反應。
其中氮氣、氧反應機制是氮原子和氧原子結合組成一氧化氮（NO）的分子。在這個過程中會發射出光子，這個光子可以是一氧化氮分子的幾個特徵波長中的任何一種，因為氧分子和氮分子在抵達大氣層頂被太陽能解離時，這些自由原子都可以進行這種過程，互相遭遇而形成一氧化氮。
其它可以在大氣層中產生氣輝的物體還有羥（OH）、氧分子（O2）、鈉（Na）和鋰（Li）。
套用
中高層大氣(80～300km)是與人類生存環境關係極為密切、又易受太陽活動影響的大氣層，對它的研究在日地物理研究領域中占有特殊的地位。氣輝溫度觀測是研究中高層大氣複雜物理過程的重要手段。
氣輝的時間和空間分布受到諸如大氣重力波、潮汐波和行星波等多種大氣動力學過程調製.因此,氣輝成為大氣光化學過程和大氣動力學過程的重要示蹤劑。對氣輝分布特徵的研究有助於推進人們對大氣光化學和動力學過程的深入理解.因此。氣輝分布特徵的研究對於中高層大氣的研究非常重要。OH夜氣輝輻射很強，人們很早就開展了對OH夜氣輝輻射的觀測和研究工作.前人對OH夜氣輝輻射的分布特徵,包括高度分布特徵、緯度分布特徵、周日變化特徵,以及季節變化特徵等。
觀測
氣輝的光線很暗淡，只有通過特製的光度計，但是在任何時間、任何方向都可以測量到它。最簡單的光度計,是把照相底片放在一個1厘米直徑的小圓孔後方約3厘米的地方，對準某一固定的方向曝光10分鐘，底片上就會出現足夠的黑度，這黑度可以用物理方法來測定。目前一般用的是光電管或光電倍加管作成的光度計來進行測定，這樣靈敏度可以增加至一百萬倍。我國在華南設立的氣輝觀側站就在用這樣的儀器來進行觀測。
