大家好，我是尧中华，来自中国科学院地质与地球物理研究所，非常高兴能够来到格致校园分享我的研究。我的研究对象是一种神秘的自然现象，它非常绚丽、漂亮。与此同时，它又能揭示在地球和其他行星空间中发生的一些高能能量爆发性的物理过程。它就是今天的主角——极光。这是我的同事姚淑涛博士在第35次南极越冬科考时，于我国中山站所拍摄的一段极光视频。可以看到，极光甚至能够把夜空照得通亮。
极光不仅仅关乎绚丽的发光现象，对我们的现代生活也有非常重要的影响。左边是日本航天员野口聪一在国际空间站上所拍摄的极光照片，这个绿色和红色的极光整体点亮了夜空。为什么要将这张照片放在这里呢？这是因为右图这个价值数亿美元的银河15（Galaxy 15）通信卫星，就是由于这次极光事件而失去控制。我们再来看一个事例。左图展示的是一个烧坏的变压器。它并不一般，而是位于美国新泽西塞勒姆核电站之中。
把它烧坏的元凶也是极光。因此，理解极光、研究极光不仅能满足人类对自然世界神奇现象的好奇，还能够帮助我们理解自然灾害，并更好地应对自然灾害。
人类历史上就一直关注着极光事件，有着持续的记录。在美国航天局（NASA）整理的极光历史观测里，第一条就是来自中国的文字记录，而且是与华夏文明相关的。它记录了黄帝的母亲附宝在郊外散步的时候，突然看到“大电绕北斗枢星，光照郊野”，即整个大地都通亮起来了。
但这并没有告诉我们极光是什么形状的。后来屈原在《天问》一书中写道：“日安不到，烛龙何照”。意思是太阳光照射不到的时候，烛龙是怎么亮起来的？他用两个关键字对极光进行了描述，分别是“烛”和“龙”，即将极光形容为蜡烛一样的龙。龙是中华民族的文化图腾，是一种非常庞大的动物；而蜡烛又是一根一根很小的的结构。那么将细小的蜡烛组合起来构成了龙的形状，就是极光的模样。
照明需要能量，我们在家里开灯就需要使用电能，在夜空中点亮极光自然也是需要能量的。这个能量的来源其实不难想象，地球上大部分能量的来源都是太阳。比如植物生长就需要太阳的能量，而极光的能量来源也是太阳。太阳本身是一个进行着非常剧烈的核聚变的球体。除了通过太阳光给地球提供温暖的能量以外，核聚变还会不停地产生大量的高能带电粒子。它们喷涌而出，以高速的太阳风的形式充斥整个太阳系，也吹到地球以及其他行星上。
这些太阳风所携带的能量和物质就是产生极光的原始的能量物质。
由于带电粒子是沿着磁力线沉降到极区的，所以我们看到的极光都发生在磁场的北极或者南极。恰巧现在的磁轴与地轴、即地球绕着转的这根轴是高度一致的，大概就差了十来度，所以我们会感觉到极光发生的地理位置是在南极和北极。现在磁轴相比地轴实际上是往北美那边偏的，这个偏差使得极光带往北美偏了一点点，所以比起亚洲，北美更容易看到极光。
但是磁轴并不是永远都偏向那边，在历史上磁轴其实是漂移的。比如在一两千年前，磁轴曾经偏向了西伯利亚这边，那时在中国境内就比在北美更容易看到极光。如果要在今天的中国看极光的话，最可能看到的地方应该是在最靠近极区的地方，也就是位于漠河的北极村。它在中国这只“雄鸡”的鸡冠附近，地理纬度为53.5°。但因为地磁轴是往北美那边偏的，因此北极村的地磁纬度是42.7°。
要知道现在极光的平均位置大概是六十多度，所以这两者的差距还是很大的。
那么，极光为什么会烧坏变压器这样的电气设备呢？我们知道极光是高能量的带电粒子快速地与大气碰撞产生的，高能量的带电粒子快速运动会产生什么？电流。所以大的极光事件一定伴随着大的电流扰动以及大的电磁扰动。1989年同1859年相比，人类从只有电报机等少数电器的传统时代进入了现代科技时代，当时已经有了飞机、导航以及各种用电设备。
所以1989年这次极光事件虽然不如卡林顿事件，但它对生活有着更大的影响。比如它导致了加拿大魁北克地区整体的大停电，影响达到数个月；再比如它影响了计算机芯片，进而导致了多伦多股票交易市场的停顿；同时，它还影响了很多极区的卫星的运动和控制。
地球上的极光我们已经观测了数千年，那极光是不是地球的土特产？实际上不是的。太阳系八大行星中，除了水星没有极光外，其他行星都有极光。为什么水星没有极光？
因为它没有大气。我们在前文提到过极光是大气的发光现象，只要有大气就会有极光，而没有大气自然就不会发光。其他行星的极光也反映着复杂的空间环境。我们知道，2020年我国成功地实施了针对火星的“天问一号”探测，它标志着我国对行星、对深空的探测迈上了一个新的高度。我国还部署了一系列未来的深空探测，我们下一个要探测的行星就是木星。木星的极光也非常有特点，它是太阳系最强的极光，比地球的要强数百倍。
所以通过木星的极光来理解木星的空间环境，对于我国或者说全人类未来的木星环境探测是非常有效的手段。
极光是太阳系行星甚至是太阳系外行星在其复杂的空间环境中进行能量释放的绚丽窗口，理解和研究极光不但可以帮助我们更好地应用生活中所需要的现代科技，还能直接服务于国家的未来深空探测战略。