核心原因：地光并非單一機制產生，而是多種地質過程在特定條件下發出的光。
一、顏色差異的原因 - 能量來源和發光物質不同
巖石摩擦破裂與壓電效應：
- 機制： 地震前或發生時，地殼巖石在巨大應力下發生劇烈摩擦、擠壓、破裂。這會產生：
- 電荷分離： 摩擦本身會產生靜電電荷（類似摩擦起電）。
- 壓電效應： 石英等壓電礦物在應力下會產生強大的瞬時電場。
- 發光： 這些強大的電場可以電離巖石縫隙或地表附近的空氣，形成等離子體（類似閃電或霓虹燈的原理）。等離子體中的電子躍遷會釋放光子，產生光。
- 顏色差異： 等離子體發光的顏色取決于被電離氣體的成分和電場強度。
- 主要電離空氣（氮氣、氧氣）：產生藍白色、白色、藍紫色光（類似閃電或電焊弧光）。
- 如果含有特定礦物粉塵或地下釋放的氣體（如氡氣），顏色可能偏黃、綠、紅。
- 電場強度不同，激發程度不同，也會影響顏色。
地下氣體釋放與燃燒：
- 機制： 地震活動導致巖石裂隙增加、滲透性增強，被困在地下的可燃氣體（如甲烷）或活性氣體（如硫化氫）會快速釋放到地表空氣中。
- 發光：
- 自燃： 某些氣體（如磷化氫、部分硫化氫）遇到空氣可能自燃。
- 被引燃： 摩擦產生的電火花、高溫巖石、甚至地光本身（如果是電致發光）都可能引燃釋放的氣體。
- 緩慢氧化： 某些氣體在特定條件下可能發生緩慢氧化發光（類似磷火）。
- 顏色差異： 燃燒或氧化發光的顏色取決于氣體的種類：
- 甲烷： 燃燒火焰呈藍色（完全燃燒）或黃色（不完全燃燒）。
- 硫化氫： 燃燒火焰呈藍色。
- 磷化氫： 低溫氧化產生藍綠色或白色光（鬼火）。
- 一氧化碳： 燃燒火焰呈藍色。
- 混合氣體或含有雜質會產生更復雜的顏色。
土壤/巖石顆粒摩擦生熱與發光：
- 機制： 強烈震動導致土壤顆粒、巖石碎屑劇烈摩擦碰撞，產生局部高溫熱點。
- 發光： 高溫熱點可以使顆粒本身或周圍的物質（如有機物）灼熱發光（類似燒紅的木炭）。
- 顏色差異： 灼熱發光的顏色取決于溫度（黑體輻射規律）：
- 較低溫：暗紅色、紅色。
- 較高溫：橙色、黃色、黃白色。
- 極高溫度（少見）：接近白色。
- 發光物質的成分也會影響顏色。
大氣與光學效應：
- 機制： 地光產生后，在傳播到觀察者眼睛的過程中，會受到大氣的影響。
- 顏色差異：
- 大氣散射： 波長較短的光（藍、紫）更容易被大氣散射掉。如果地光傳播距離較遠，觀察者看到的可能是散射后剩下的紅光或黃光（類似日出日落）。
- 塵埃/水汽吸收/散射： 地震前后常伴隨揚塵或濕度變化，也會影響最終看到的顏色。
二、持續時間差異的原因 - 能量釋放過程的快慢不同
瞬時能量釋放 vs. 持續過程：
- 瞬間閃光： 由單次的巖石破裂、壓電放電、電火花引燃小股氣體或小規模爆炸引起。能量釋放集中且短暫，可能只持續零點幾秒到幾秒。
- 持續發光： 由相對緩慢、持續的過程引起：
- 大規模氣體持續泄漏并燃燒： 如果地下氣體源穩定釋放，且燃燒條件維持，光可持續數秒到數分鐘，甚至更長。
- 持續的巖石摩擦/應力調整： 在斷層持續滑動或主震后余震調整過程中，摩擦生熱或壓電效應可能間歇性或較長時間存在。
- 土壤液化區的持續擾動： 液化區土壤顆粒的持續摩擦可能產生較長時間的光。
氣體釋放速率：
- 氣體從地下裂隙中釋放的速度決定了燃燒是瞬間爆炸（短暫閃光）還是穩定燃燒（持續火焰）。
過程規模：
- 小規模的局部破裂或氣體噴發，發光時間短。
- 大規模的斷層活動或大量氣體釋放區域，發光過程可能更長。
地下水的作用：
- 地下水參與可能影響氣體溶解/釋放速度、化學反應速率，從而影響發光持續時間。
總結與認識
成因復雜多樣： 地光不是單一現象，其背后是地震活動觸發的一系列物理（摩擦、壓電、電致發光）、化學（燃燒、氧化）過程。不同地點、不同地震、甚至同一地震的不同階段，主導的發光機制可能完全不同。
環境決定細節： 當地的地質構造、巖石礦物成分、地下水文、圈閉氣體類型和含量等因素，共同決定了在特定地點可能發生哪種發光機制，從而決定了光的顏色和持續時間。
觀測條件影響： 觀察者的位置、距離、大氣狀況、背景光污染等，也會影響對顏色和持續時間的判斷。
科學仍在探索： 雖然以上理論能解釋大部分觀測現象，但由于地光發生的不可預測性和短暫性，對其進行系統性的直接測量和驗證非常困難。地光的精確物理機制，尤其是在不同地質條件下的主導機制，仍然是地球物理學和地震學研究的前沿課題之一。
因此，地光顏色和持續時間的千變萬化，正是地震活動這個復雜巨系統在不同局部環境下，多種能量轉換和物質釋放過程的具體體現。 它提醒我們，地球內部的活動是極其復雜的，我們對它的理解還在不斷深入中。觀測和研究地光，對于理解地震物理過程和探索地震短臨預報方法具有重要意義。
