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{{Hatnote|這篇文章主要是關於[[夜空|'''夜晚'''天空]]的亮度。白天的情況請參考：[[天空漫射]]和[[瑞利散射]]。}}

[[Image:Orion1 big.jpg|thumb|300px|right|從國際太空站上看見的[[氣輝]]。（NASA）]]
'''天空亮度'''是指視覺感受的天空反射和輻射的光。事實上，晚上可以很容易地觀測到天空不是完全的黑暗。如果能將來自天空的光源（例如月光和來自城市的光汙染）完全移除，它看起來才是絕對黑暗，但這樣就不可能看見物體與天空的輪廓。

天空的亮度差別很大，每一天的主要原因也不盡相同。在白天，當太陽在地平面之上時，直接散射的陽光（[[瑞利散射]]）佔有壓倒性的優勢。在日出與日沒前後的曙暮光情況較為複雜，必須進一步的區分和了解。曙暮光依據太陽在地平面下的角度分為三個區段，每一段為6°。 

在日沒之後的第一段是[[曙暮光|民用曙暮光]]，開始於日沒，結束於太陽在地平線下6°。緊接著的是[[曙暮光|航海曙暮光]]，太陽在地平線下的角度從6°－12°。最後是太陽在地平面下12°－18°的[[曙暮光|天文曙暮光]]。一般而言，當太陽的位置在地平面下18°，天空已經到達最黑暗的程度。

有幾個來源被認為是天空本質的亮度，統稱為[[氣輝]]，還有間接散射的陽光、散射的星光、和人為的[[光汙染]]。

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，在實驗室裡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 ==
當物理學家[[安德斯·埃格斯特朗]]研究[[極光]]的光譜時，他發現即使在沒有極光出現的夜晚，極光特徵的綠色譜線依然存在著。直到1920年，科學家才開始確定並了解這條發射譜線來自極光和天空本身，和是甚麼原因造成的。埃格斯特朗觀測到的綠線是波長為557.7nm的發射譜線，實際上是上層大氣中重組的氧氣造成的。

氣輝是在上層大氣發生的各種程序的總體名稱，以來自太陽的紫外線為主要的驅動力量，結果則是發射出的一顆光子。幾條最顯著的發射線是來自氧原子的557.7nm的綠線、鈉的589.0和589.6nm雙黃線、和氧原子在630.0和636.4nm的紅線。

鈉的發射來自高度90－100Km，厚度僅約10km的[[鈉層]]，位置在[[中氣層頂]]和[[電離層]]的D層之上。紅色的氧原子譜線源於高約300km的F層中。氧原子的綠線案不再更寬廣的空間中。目前仍不清楚鈉是如何到達中氣層的高度，但它被認為是海鹽和隕石塵埃的組合輸送上去的。 

在白天，鈉和氧原子的紅色輻射是明顯的，發射的量大約是夜晚的1,000倍，這是因為大氣層的上層充份的暴露在太陽的紫外線輻射下。但是對人眼來說完全不會引人注目，因為它完全消失在刺眼的散射陽光內。

== 間接散射的陽光 ==
<!-- 檔案不存在 [[Image:Illuminated-arimass.png|250px|thumb|在太陽西沉之後，地平面上的空氣依然被照亮著。歸化後天頂的量為1氣團。]] ，可從英文維基百科取得 -->
間接散射的陽光來自兩個方向：從大氣層本身和從太空。第一種情況在太陽剛西沉，但依然照亮上層大氣。因為散射的陽光量和參與散射的粒子數（即空氣分子）成正比，這部分的散射光強度會隨著太陽在地平面的下降迅速減少。， 

太陽的海拔高度是< -6°，在[[天頂]]的大氣層99%是在地球的陰影內和被二階散射照亮。然而在地平面沿著地面線的大氣仍然有35%被直接照亮，並繼續直到太陽抵達-12°。從-12°到-18°，只有在地平面沿線上方高處的大氣層被照亮。在那之後所有直接照射的光都終止，被設定為天文黑夜開始。

第二個散射的光源是[[黃道光]]，是行星計塵埃造成的陽光反射和散射。黃道光的強度取決於塵埃的組成和分布，與地球（觀測者所在點）在一年中的觀測位置。

== 來自地球之外的散射光 ==
不只是陽光被空氣中的分子散射，星光和銀河系的漫射光也會被空氣散射。it is found that stars up to V magnitude 16 contribute to the diffuse scattered starlight.（此句不瞭解？） 

其它的來源，像是星系和星雲則沒有甚麼重大貢獻。

== 光汙染 ==
{{Main|光汙染}}
光汙染是城市化地區的天空亮度不斷增加的來源。在人口稠密的地區，通常沒有嚴格的光汙染控制，夜晚的天空亮度是沒有燈光時的5倍至50倍，而且很多的光汙染的影響在整個晚上都遠遠的超過大自然的來源（包含月光）。

== 曙暮光 ==
太陽剛西沒時，天空的光度急遽下降，使我們可以看見高處的大氣層在太陽高度降到-12°以下之前，依然充滿著陽光，因而使我們能夠看見氣輝。在這段期間，來自鈉的黃色和來自氧原子的630nm紅色發射線佔主導地位，並對民用曙暮光和航海曙暮光略帶紫色的顏色做出貢獻。

在航海曙暮光結束時的太陽高度，較早時發射的光強度呈線性衰減，直到只剩下氧原子的綠線作為主要來源 

天文黑夜開始，綠色的557.7nm的氧原子譜線成為主導，並且大氣散射的星光也開始呈現。

== 相對的貢獻 ==
下表給出在中緯度沒有月光，沒有任何[[光汙染]]，完全黑暗的夜晚，對天頂的天空亮度提供的相對和絕對貢獻。

{| class="wikitable" style="text-align:center;border-collapse:collapse;" cellpadding="2"
|+ '''夜晚天空亮度'''
|-
! style="background:#efefef;" | 成因
! style="background:#efefef;" | 表面亮度[S<sub>10</sub>]
! style="background:#efefef;" | 百分比
|- 
| [[氣輝]]
| 145
| 65
|-
| [[黃道光]]
| 60
| 27
|-
| 被散射的[[星光]]
| 〜15
| 7
|}

（S<sub>10</sub>單位被定義為一顆星的視星等是10等，和它的光散布在一平方度或27.78mag arcsec<sup>−2</sup>表面的亮度。）

在天頂的可見光總光度大約是220S<sub>10</sub>，或21.9 mag/arcsec²。請注意，來自氣輝和黃道光貢獻，隨著一年中的時間和位置、太陽活動、和觀測者的緯度，變化大致如下：

:<math> {\rm Airglow}/{\rm S}_{10} = 145+108(S-0.8)</math>
此處''S''是太陽10.7cm在MJy的通量，在11年的太陽活動週期的正弦變量，在0.8－2.0之間。在太陽活動極大期的貢獻效益約為270S。

黃道光的強度取決於在天空中觀測點的[[黃道坐標系|黃道的緯度和經度]]在日心經度> 90度的變化：

:<math> {\rm ZodiacalLight}/{\rm S}_{10} = 140 - 90\sin(|\beta|)</math> 
此處''β''是小於60°的黃道緯度，當大於60°時的貢獻量請查表。沿著黃道平面的黃道光越靠近太陽會越明亮，還有第二個最亮的部分在經度相對180度之處的[[對日照]]。

在極端的情況下，天頂的自然亮度可以高達〜21.0 mag/arcsec²，大約是平常條件下亮度的兩倍。
 
== 相關條目 ==
*[[夜空]]
*[[氣輝]]
*[[黃道光]]
*[[光汙染]]
*[[天空輝光]]

== 參考資料 ==
{{reflist}}

[[Category:觀測天文學]]
[[Category:大气光学现象]]
[[Category:等离子体物理学]]
[[Category:太空電漿]]
[[Category:地球現象]]
[[Category:光污染]]
[[Category:天空]]