極光是什么？為什么會在新疆出現(xiàn)？

北京時間2023年4月24日凌晨，一場預(yù)料之外的極光發(fā)生在我國新疆維吾爾自治區(qū)的夜空中。更難得的是，這一切剛好被一名恰巧在克拉瑪依地區(qū)的天文攝影師用相機記錄了下來，要知道，極光通常出現(xiàn)的區(qū)域?qū)?yīng)地磁緯度65到75度的范圍，而由于地球磁軸和自轉(zhuǎn)軸之間還存在一個11.5度的夾角，并且磁軸還是向著北美洲偏移的，也就是說，我國的地磁緯度要比地理緯度還要低。

那么為何此次極光發(fā)生時我國新疆也能目擊呢？

【資料圖】

首先是此次地磁活動的強度足夠大，關(guān)于地磁活動我先簡單解釋一下，當太陽發(fā)出的高速太陽風、日冕物質(zhì)等到達時，由于攜帶太陽的磁場與能量，所以會與地球磁場相互作用，進而擠壓、拉伸地球磁場，地球磁場因此出現(xiàn)大小和方向的劇烈變化，這種地球磁場的劇烈擾動就叫地磁暴。而地磁暴的發(fā)生往往是全球性的。

根據(jù)我們監(jiān)測到的地磁數(shù)據(jù)，從北京時間2023年4月24日凌晨2時開始，直到當日的17時，這中間的15個小時地球磁場都處在大地磁暴的活動中，其中的6小時甚至是Kp指數(shù)為8的特大地磁暴，這樣的地磁活動是太陽進入第25太陽活動周以來最強的一次。

極光的發(fā)生范圍就與地磁暴強度存在對應(yīng)關(guān)系，對于北半球而言，磁暴越強，極光發(fā)生的范圍就會越往南擴，如果足夠強的話，就可能在我國上空出現(xiàn)極光。2015年，北京天文館朱進老師就曾在新疆拍攝到過極光，而再次成功記錄這一天象已是8年之后的現(xiàn)在。

如此強的地磁活動直接反應(yīng)出引發(fā)這一過程的太陽爆發(fā)也是很強的，換句話說，造成地磁暴的太陽物質(zhì)所攜帶的能量是相當巨大的，當這些來自太陽的高能物質(zhì)與地球磁場、大氣層發(fā)生接觸時，一場大范圍的星際物質(zhì)大碰撞就開始了。

在距離地面約100到200公里左右高度范圍內(nèi)，大氣雖然比地面稀薄很多，但是仍然存在著相當可觀的空氣分子和原子，它們在與太陽物質(zhì)的高速撞擊過程中，會發(fā)生微觀的能量交換。通常觀測到的極光（綠色）的確發(fā)生在100-200公里高度，但這次觀測到的是紅色極光，發(fā)生高度要更高一些（200-500公里，峰值在300公里左右）。

發(fā)生在挪威的極光（來自圖蟲網(wǎng)）

我們以氧原子為例，它們會從撞擊中接收一份能量，但是由于原子核外電子的特性，電子與原子核之間只能容納一定額度的能量，超過的部分都會再被釋放出來，而釋放的形式就是發(fā)光，對應(yīng)此次新疆極光記錄，就是原子氧受到激發(fā)從而產(chǎn)生的紅色光芒。

此次地磁暴過程之強，除了在南北極區(qū)極光大爆發(fā)，大半個北美洲以及歐洲的不少地方都有清晰的記錄，但是，想在我國目擊極光這一神奇天象，光有足夠強的太陽爆發(fā)來引發(fā)地磁暴仍然不夠的，還需要相當好的氣象條件的支持。

由于我國地磁緯度較低這一特點，即使發(fā)生了極光也很難達到肉眼明顯可見的程度。不用說是陰雨天氣，城市照明和輕微的霧或霾就足以遮擋極光，我們通過風云衛(wèi)星的氣象云圖可以清晰看到，此次極光來臨時，我國不少區(qū)域都是被高層薄云所覆蓋的，但是恰好新疆西北部的克拉瑪依地區(qū)上空萬里無云，氣象條件非常好。

最終，在太陽、地球磁場、地球高層大氣以及對流層天氣的合力撮合下，才促成了這樣一場令人嘆為觀止的極光盛宴。那么現(xiàn)在，你關(guān)于在中國看極光的疑惑解開了吧，如果你愛你的那個她/他，在看到空間天氣預(yù)報預(yù)警，有特大地磁暴可能發(fā)生的時候，不妨喊上你的另一半，來一場說走就走的極光之旅，去共同見證意義非凡來自宇宙深處的問候！

對了，最后要囑咐大家的是關(guān)于太陽爆發(fā)、地磁暴等空間天氣相關(guān)事件與病毒流行以及影響生活在地面的人類等等網(wǎng)絡(luò)上的傳聞，目前都還沒有權(quán)威的研究結(jié)果，甚至很多都是巧合與謠言，大家不必過于恐慌。

本文為科普中國·星空計劃扶持作品

作者：韓大洋（國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心工程師）

審核：周煦之（北京大學地球與空間科學學院研究員）

出品：中國科協(xié)科普部

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