北京拍到极光上热搜,绚丽背后有奥秘

作者: 魏科

来源: 中国科学报

发布日期: 2023-12-03 09:12:14

近日,我国多地出现极光现象,包括北京在内的中低纬度地区也有观测记录。极光的出现与太阳活动密切相关,尤其是地磁暴和太阳耀斑。尽管极光主要出现在高纬度地区,但太阳活动的增强有时会使低纬度地区也能观测到极光。这种现象提醒我们,太阳活动对地球的影响不可忽视,特别是在通信、导航和空间飞行安全方面。

12月1日晚,黑龙江省漠河市北红村出现红绿极光。图片来源:视觉中国

近日,我国多地出现极光现象。继11月5日新疆等地观测到红色极光后,12月1日,漠河和佳木斯等地再次观测到红色极光。甚至连北京怀柔也有摄影爱好者拍到了红白双色的极光,引发网友热议。

极光的出现与太阳活动密不可分,本次上热搜的极光也是如此。美国空间天气预报中心于12月1日晚观测到G3级地磁暴。这次地磁暴主要由一次M9.9(R2中度)耀斑相关的日冕物质抛射(CME)引起。地磁暴偏向东半球,最强中心位于西伯利亚上空,因此在我国高纬度地区可以观测到极光现象。

地磁暴从G1到G5,由弱到最强分为5级。这次的G3级地磁暴是一次中等偏强级别的地磁暴,这样的地磁暴每年大概出现天数为几十天。而太阳耀斑由弱到强也分为5级——R1到R5,引发此次地磁暴的耀斑是中等强度耀斑。

在地球磁场作用下,来自太阳的高能带电粒子会涌向高纬地区,使地球南北两极附近的高层大气分子或原子电离,从而激发出光,在夜间尤其灿烂夺目,这就是极光现象。

太阳风暴虽然会影响无线电通信和导航系统,但其带来的绚烂极光对人们来说无疑是美好的意外收获。美国阿拉斯加的费尔班克斯,因为一年中200多天会出现极光现象,被称为“北极光首都”。而冰岛由于整个国家都在极光带上,成为北半球最受欢迎的极光观测地点之一。

极光变化莫测,每天的样子都不一样。一般极光在入夜之后会像一条展开的颜色较淡的银河,随着夜色加深,色彩逐渐变浓、变绿,还会出现粉色、蓝紫色和红色。

极光的颜色通常与大气粒子的种类有关。太阳风的高能粒子激发高层(200千米至500千米)的氧原子一般会发出红光,激发氮原子一般发蓝到紫光,而到达低层(100千米至200千米)的太阳风粒子激发氧原子主要发绿光。因为人眼对绿光和白光更为敏感,所以我们看到的极光主要是绿白色的。

尽管极光主要出现在高纬度地区,但是中低纬度地区也会出现极光,只是频率比较低。其实,通常情况下,北京所在的北纬40度左右地区,每年可能会有几天到几十天能观测到极光。

有时极光甚至会在赤道附近的低纬度地区出现,这种现象被称为“极光暴”。这种情况虽然较为罕见,但一些赤道附近的国家和地区确实曾记录到这种现象。这通常发生在太阳活动特别强烈的时候,太阳风的能量能够越过赤道附近的磁场边界,使得极光可见性扩展到低纬度地区。

我国悠久的历史记录里留下了丰富的天象观测记录,其中夜间天象记录到的五色光、神气、赤气、黄白气、火光、赤白色气、赤虹、青气、赤光等现象,一般都是极光现象。

太阳活动有11年周期,自1749年开始观测以来,目前太阳活动已经进入第25个周期的高峰期。随着太阳活动日益增强和频繁,与太阳活动相关的电磁暴、高能粒子流、日冕物质抛射活动也日益频繁,容易引起电离层突然扰动,严重时会导致无线电通信中断,影响飞行安全,甚至还会威胁在轨人造卫星和空间站的安全运行。

在未来数月到一两年,太阳活动还将处于高峰阶段,因此我们还会看到绚丽的极光。在欣赏美丽极光的同时,我们更要密切关注未来的太阳活动,做好空间天气预测与预警,并及时应对。

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