如何在中国看见极光？

吴婧怡

漠河极光。

说到在中国看极光，大家的第一反应或许是去中国的最北端漠河。然而统计数据显示，漠河大多数年份能看到极光的次数为个位数。也就是说在正常情况下去漠河只有约1%的概率能看到极光。

那么，有没有“不正常”的情况呢？或者说有没有可能在纬度不那么高的地区看到极光呢？您别说，还真有！唯一难办的是需要一台时光机穿越回古代中国。在中华民族五千年的历史长河里，有很多宝贵的史料供我们窥见曾经的光景。

对极光最早的文字记载是战国时期的《竹书纪年》。里面写到黄帝的母亲附宝在郊外散步的时候，突然“见大电绕北斗枢星，光照郊野”，之后便生下了黄帝。虽然这一叙述颇有神话色彩，但指代极光的“大电”的确是真实存在的。

战国时期的另一部著作《山海经》则将极光描述为名叫“触龙”的神仙，形貌如红色的蛇：“人面蛇身，赤色，身长千里。”战国时期的大诗人屈原在《天问》中也用“龙”这意象来描述极光，形象地将其称为“烛龙”。

不知道读者朋友们是否好奇，为什么上述三部作品都写于战国时期呢？换句话说，为什么战国时期容易看到极光呢？这个问题的答案就涉及古代中国的中纬度地区能看到极光的本质原因了。

为了回答这个问题，还需要引入另一个问题，“极光”的“极”代表什么呢？是指地球地理南北极吗？其实不然，“极光”的“极”指代的是地球磁场南北极。在中学阶段我们学过，地球的磁轴（也就是连接地球磁场南北极的假想直线）与地球的自转轴是具有一定夹角的，这就导致大多数极光出现的位置虽然在地理极区附近，却并不是环绕着地理极点的。

有意思的是，地球磁轴与自转轴的夹角并不是固定不变的，也就是说磁极所对应的地理位置是可以发生变化的。两千多年前的磁极比现在离中国近多了，这也就使得战国时期在中国看见极光比现在容易得多。

不过说到底，搭乘时光机穿越回战国时期的中国看极光也太不现实了，有没有更现实一些的办法呢？其实也是有的。

关注新闻的读者朋友可能会感觉2023年好几条中国出现极光的消息，有的拍摄于漠河，也有拍摄于乌鲁木齐和克拉玛依的。这就不免令人好奇，2023年是不是有什么特殊的情况导致中国经常出现极光呢？

答案是肯定的。2023年中国经常出现极光主要是因为经常有强磁暴发生和磁极正在逐渐向东漂移。“强磁暴”是什么意思呢？先说“磁暴”，磁暴指地球磁场的全球性剧烈扰动，一般是由太阳风暴引起的，因为太阳风暴会使太阳喷射出能量很高、超声速的物质。而“强磁暴”的产生过程是这样的：能量很高、超声速的物质到达地球后会压缩地球的磁场，造成地球磁场的扰动，此时如果物质具有南向磁场（即与地球磁场的方向相反），则会引起更加剧烈的扰动。可以用电吹风吹头发的过程类比太阳风暴喷射物质到达地球的过程：当我们以不同温度、不同风速的风（对应不同能量与速度的太阳物质）吹头发时，感受到的风吹头发的程度（对应磁场扰动程度）都是不一样的。

值得一提的是，“强磁暴”引起的中纬度极光是红色的，而不是我们印象中常见的绿色，但是这两种颜色的极光又都是由氧原子内的电子跃迁产生的，所以是什么导致了不同的颜色呢？其实就是氧原子的能量和所处的海拔高度不同。中纬度极光位于250～400千米的高度，而极区极光位于100千米左右的高度，这也使得中纬度极光的能量比极区极光的能量要低，且能量与波长是成反比的，所以中纬度极光的波长比极区极光的波长要长，也就是从波长较短的绿光变成了波长较长的红光。

雖说2023年的强磁暴已经足以引起多次极光，但它对我们的日常生活影响不大。不过在历史上，以异常明显的极光为代表的强磁暴事件确实对人类造成过影响。

1859年9月的一个上午，英国天文爱好者卡灵顿照例对太阳进行观测。突然，他发现太阳北侧出现了两道极其明亮的白光。第二天，世界上许多地方——包括我国河北等地（有文献记录“赤气起于西北”），都观测到了极光。这就是著名的“卡灵顿事件”。根据史料记载，“卡灵顿事件”造成了长达8天的恶劣空间天气。所幸那时的人类社会主要依靠蒸汽机和人力，还没有无线电通信和电力传输网络，“卡灵顿事件”并未给地球带来过于严重的灾难。

但到了现代却不一样了——1989年3月的一天晚上，伴随着强烈的极光活动，加拿大魁北克省的供电网络全部瘫痪，全省陷入长达9个小时的黑暗和寒冷之中。与此同时，美国、日本的通信卫星出现异常，全球无线电通信信号受到极大干扰。这次事件虽然不如“卡灵顿事件”强烈，但它对人们的生活有着更大的影响。

据估算，假设“卡灵顿事件”发生在今天，它直接导致的经济损失能够达到数以万亿美元。所以极光虽然美丽，但是在中纬度地区看到强烈的极光对我们的日常生活来说可并不是一件好事。不过换个角度想，中纬度美丽的红色极光同时能当作地球磁场对太阳风暴做出反应的明显标志，也能反映磁极的漂移或偏转。因此对这一类极光进行研究对我们的日常生活而言是很有意义的。

总的来说，想在中国看到极光，讲求“天时”——发生“强磁暴”或磁极偏向东半球时，“地利”——处于中国的中部到北部时。从原理来看，“天时”的作用是尤为关键的，这也使得在现在的中国看到极光是一个小概率事件。不过总要怀有希望的嘛，万一哪天就突然看到了呢？

◎ 来源|中科院地质地球所