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日期: 2023-12-02 | 來源: 中國科學報 | 有0人參與評論 | 專欄: 北京 | 字體: 小 中 大
12月1日晚，黑龍江省漠河市北紅村出現紅綠極光。圖片來源：視覺中國
近日，我國多地出現極光現象。繼11月5日新疆等地觀測到紅色極光後，12月1日，漠河和佳木斯等地再次觀測到紅色極光。甚至連北京懷柔也有攝影愛好者拍到了紅白雙色的極光，引發網友熱議。
極光的背後
極光的出現與太陽活動密不可分，本次上熱搜的極光也是如此。美國空間天氣預報中心於12月1日晚觀測到G3級地磁暴。這次地磁暴主要由壹次M9.9（R2中度）耀斑相關的日冕物質拋射（CME）引起。地磁暴偏向東半球，最強中心位於西伯利亞上空，因此在我國高緯度地區可以觀測到極光現象。
地磁暴從G1到G5，由弱到最強分為5級。這次的G3級地磁暴是壹次中等偏強級別的地磁暴，這樣的地磁暴每年大概出現天數為幾拾天。而太陽耀斑由弱到強也分為5級——R1到R5，引發此次地磁暴的耀斑是中等強度耀斑。
在地球磁場作用下，來自太陽的高能帶電粒子會湧向高緯地區，使地球南北兩極附近的高層大氣分子或原子電離，從而激發出光，在夜間尤其燦爛奪目，這就是極光現象。
太陽風暴雖然會影響無線電通信和導航系統，但其帶來的絢爛極光對人們來說無疑是美好的意外收獲。美國阿拉斯加的費爾班克斯，因為壹年中200多天會出現極光現象，被稱為“北極光首都”。而冰島由於整個國家都在極光帶上，成為北半球最受歡迎的極光觀測地點之壹。
極光變化莫測，每天的樣子都不壹樣。壹般極光在入夜之後會像壹條展開的顏色較淡的銀河，隨著夜色加深，色彩逐漸變濃、變綠，還會出現粉色、藍紫色和紅色。
極光的顏色通常與大氣粒子的種類有關。太陽風的高能粒子激發高層（200千米至500千米）的氧原子壹般會發出紅光，激發氮原子壹般發藍到紫光，而到達低層（100千米至200千米）的太陽風粒子激發氧原子主要發綠光。因為人眼對綠光和白光更為敏感，所以我們看到的極光主要是綠白色的。
另外，我們看到極光變來變去，並不是高層大氣在運動，而是因為飛入地球大氣的帶電粒子本身在運動和變化。
為何在北京也能看到極光
盡管極光主要出現在高緯度地區，但是中低緯度地區也會出現極光，只是頻率比較低。其實，通常情況下，北京所在的北緯40度左右地區，每年可能會有幾天到幾拾天能觀測到極光。
不過，這只是壹個大致的估計，具體數字可能會因地理位置、氣候條件和太陽活動的變化而有所不同。
有時極光甚至會在赤道附近的低緯度地區出現，這種現象被稱為“極光暴”。這種情況雖然較為罕見，但壹些赤道附近的國家和地區確實曾記錄到這種現象。這通常發生在太陽活動特別強烈的時候，太陽風的能量能夠越過赤道附近的磁場邊界，使得極光可見性擴展到低緯度地區。
我國悠久的歷史記錄裡留下了豐富的天象觀測記錄，其中夜間天象記錄到的伍色光、神氣、赤氣、黃白氣、火光、赤白色氣、赤虹、青氣、赤光等現象，壹般都是極光現象。以下是壹些例子。
“有伍色光貫紫薇。”（周昭王元年，約公元前拾壹世紀，《通鑒外紀》）
“長安東北有神氣，成伍彩，若人冠冕焉。”（漢文帝拾肆年，公元前166年，《史記·封禪書》）
“日入後，有黃白赤白氣東西競天，光明潤澤，久乃消。”（南朝宋明帝泰始贰年六月己卯，466年，《宋書·符瑞志》）
“黃白氣長長伍尺許，入太微。”（南齊武帝永明肆年正月辛未，486年，《南齊書·天文志》）
“夜見赤虹，光照數百裡。”（隋文帝開皇拾九年，599年，《隋書·長孫晟傳》）
“有赤氣競天，其光燭地，叁日乃止。”（唐中宗景龍贰年柒月癸巳）
“昏，西北有青氣叁。”（唐肅宗乾元叁年六月，750年，《新唐書·伍行志》）
“夜，江陵見赤光貫北斗。”（唐代宗即位，其月辛未，762年，《舊唐書·天文志》）
太陽活動的影響不可小覷
太陽活動有11年周期，自1749年開始觀測以來，目前太陽活動已經進入第25個周期的高峰期。隨著太陽活動日益增強和頻繁，與太陽活動相關的電磁暴、高能粒子流、日冕物質拋射活動也日益頻繁，容易引起電離層突然擾動，嚴重時會導致無線電通信中斷，影響飛行安全，甚至還會威脅在軌人造衛星和空間站的安全運行。
2022年1月下旬，SpaceX用獵鷹9號火箭發射了50顆星鏈衛星。當時，美國空間天氣預報中心發布了中等太陽風警報，而SpaceX通過高層大氣模型預測太空環境是安全的。但是當火箭在217英裡（350公裡）釋放荷載時，其中38顆衛星出現故障，未能爬升到位於340英裡（550公裡）處的運行軌道，隨後快速墜入大氣層。
2023年3月24日發生了強度較大的G4級地磁暴，當時在美國南至新墨西哥州（約北緯34°）都可以看見極光，迫使航天公司火箭實驗室將發射時間推遲了90分鍾。
太陽周期的每個高峰值年持續時間為2到3年，期間的太陽活動會對無線電通信和電力傳輸網絡造成巨大影響。1989年3月的強太陽活動就導致全球衛星和無線電通信信號受到幹擾，加拿大(专题)魁北克省的供電網絡癱瘓、依靠地磁導航的候鳥遷徙受到嚴重影響。
在未來數月到壹兩年，太陽活動還將處於高峰階段，因此我們還會看到絢麗的極光。在欣賞美麗極光的同時，我們更要密切關注未來的太陽活動，做好空間天氣預測與預警，並及時應對。- 新聞來源於其它媒體，內容不代表本站立場！
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