追极光的人

文、编辑/卢娜、周一泽

彗星拖着长尾划过夜空，太阳或月亮被“吞噬”，地球、金星、太阳在一条直线上形成金星凌日，流星体的碎片高速投射进入地球大气层所形成的流星雨……人的一生中，或多或少都会目睹过上述的有趣天象，但有幸能亲眼见证极光在黑夜中舞动的，却是少数。

极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子在极地高层大气中撞击原子和分子后激发的光学现象，多发生于靠近极圈的高纬度地区，如北欧诸国。在我国境内，黑龙江漠河被誉为国内最佳极光观赏地，夏至前后也是漠河观赏极光最好的时间，因此当地还将每年的6月21日（夏至）定为“漠河北极光节”。

最近一段时间，太阳活动异常频繁，引发了极光在全球多地的大爆发，其中就包括了我国黑龙江漠河和新疆克拉玛依地区。本期我们就跟随极光摄影师们的脚步，捕捉太阳粒子在夜空中舞动的瑰丽身影。

图/苏铁

自古便有记载

我国古代关于极光的记载很早。远在几千年前，传说黄帝时代曾出现过“大电光绕北斗枢星”，被一些科学家认为是对极光的描述。2022年4月，日本学者早川河田考证了我国古代典籍《竹书纪年》中记录的公元前10世纪周昭王时期的极光：“昭王?年（具体年份缺失），五色光贯紫薇。”“夜清，五色光贯紫薇。其年，王南巡不返。”这比公元前7世纪中东的极光记录还要更早。公元前6世纪，古希腊哲学家芬尼斯的著述中把极光描述成 “飘忽移动的火烧云”。英国皇家爱丁堡天文台则用一幅图画描述了1570年1月2日发生的极光，画中最下面是地面的城镇和村庄，上面是云和星星，再往上是用一排沿着弯曲的线条竖直排列的蜡烛，用这些蜡烛来表示极光。这表明了极光的水平摇摆和竖直的分布形态。

长期以来，极光的成因一直众说纷纭。有人认为它是地球外缘燃烧的大火；有人则认为，它是夕阳西沉后，天际映射出来的光芒；还有人认为，它是极圈的冰雪在白天吸收储存阳光之后，夜晚释放出来的一种能量。1619年，科学家伽利略曾以罗马神话的曙光女神欧若拉（Aurora）之名创造出“aurora borealis”来命名极光。

图/视觉中国

2015年3月，超强太阳风暴曾引发全球极光“盛宴” 图/视觉中国

1946年，俄罗斯物理学家列夫·兰道（Lev Landau）提出了电子“冲入”波电场的理论：首先，太阳上的爆发释放出一条以大约每小时 4500 万英里的速度运动的带电粒子流。这些粒子与地球的磁层相互作用，来到地球周围受磁场控制的区域。由于磁场会向地球表面的方向发射强大电磁波，因此电子便搭上了这些波的便车。这群电子在电场下经历共振加速的过程，就像是冲浪手踩着波浪并随着波浪移动而不断加速一样。电子沿着地球的磁场线冲入高层大气中，在那里与氧分子和氮分子发生碰撞，并将它们撞成激发态的粒子，从而产生多彩的极光。

极光诞生的这一理论猜想在NASA（美国航空航天局）“瑟宓斯卫星任务”升空之后得到了证实。

韦伯望远镜记录到木星上的极光现象 图/视觉中国

形成的三大条件

极光的形成有三大重要条件：太阳风产生带电粒子，地球磁场把带电粒子吸引到南北极，再与大气成分撞击激发光芒。现代科学认为，极光的产生是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，地球磁场迫使其中一部分粒子流沿着磁场线集中到南北两极，在电离层处与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。

极光不仅出现在地球，只要有太阳带电粒子流、磁场、撞击这三个条件，在太阳系其他有磁场的行星上也会产生极光现象。除水星之外，其他行星的大气层均存在极光现象，甚至木星的卫星木卫三和木卫二上也有极光。

最易出现在极圈

由于极光只出现在特定区域和特定季节，而且来无影，去无踪，少的几分钟，多的几小时，特别随性和随机，所以极光观测前一定要了解相关的规律、知识以及工具。

极光主要出现地方是在南北纬度六十七度附近的两个环带状区域，因此，地磁纬度在六十度到九十度的范围称为极光区，地磁纬度四十五度到六十度之间的区域称为弱极光区，地磁纬度低于四十五度的区域称为微极光区。而中国最北的黑龙江省大兴安岭地区的漠河，是国内最适合观测极光的地方。

极光的最佳观测时间段是春分和秋分两个节气来临之前，且春秋两季极光在北半球出现的频率要高于夏冬，所以每年的九月至来年四月是北半球观赏极光的最佳时期。

图/视觉中国

美丽与危险并存

神奇而美丽的极光就像是一条通往天空的道路，很多人都期待能一睹极光的美妙。但当你欣赏着极光的同时，可能地球的某个地方正在遭受灾难。因为极光虽美，但却会给地球通信带来很严重的影响。

极光的出现实质是太阳能量子摩擦地球的大气层产生的，地球通信需要的无线电也是需要依靠地球大气层传播的。所以极光的产生会干扰电离层，影响无线电的传播。

越绚烂的极光对应着越强烈的地磁暴，从而会导致长距离输电线路中产生强力电流，容易使整个电网范围内的变压器同时发生故障，使电力传输线受到严重干扰，从而导致某些地区暂时失去电力供应。1989年的强极光出现在加拿大魁北克上空，伴随而来的地磁暴使魁北克全省的供电系统瘫痪，600万加拿大人长达9小时无电可用。

大量带电粒子轰击地球大气，会影响电离层反射短波无线电的能力，使短波通信受到干扰或中断。另外，带电粒子的轰击加热了地球高层大气，使得大气膨胀，增加了卫星的空气阻力，会导致卫星的高度降低，缩短卫星的寿命。

所以了解极光，对了解地球外层空间结构、掌握空间天气、减少太阳风暴对地球的影响以及保障飞行器在外层空间的安全等，都有着重要的意义。