極光是什么？為什么會在新疆出現？

北京時間2023年4月24日凌晨，一場預料之外的極光發生在我國新疆維吾爾自治區的夜空中。更難得的是，這一切剛好被一名恰巧在克拉瑪依地區的天文攝影師用相機記錄了下來，要知道，極光通常出現的區域對應地磁緯度65到75度的范圍，而由于地球磁軸和自轉軸之間還存在一個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，關于地磁活動我先簡單解釋一下，當太陽發出的高速太陽風、日冕物質等到達時，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。而地磁暴的發生往往是全球性的。

根據我們監測到的地磁數據，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。

極光的發生范圍就與地磁暴強度存在對應關系，對于北半球而言，磁暴越強，極光發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年之后的現在。

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

在距離地面約100到200公里左右高度范圍內，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，它們在與太陽物質的高速撞擊過程中，會發生微觀的能量交換。通常觀測到的極光（綠色）的確發生在100-200公里高度，但這次觀測到的是紅色極光，發生高度要更高一些（200-500公里，峰值在300公里左右）。

發生在挪威的極光（來自圖蟲網）

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光，對應此次新疆極光記錄，就是原子氧受到激發從而產生的紅色光芒。

此次地磁暴過程之強，除了在南北極區極光大爆發，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來引發地磁暴仍然不夠的，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，我們通過風云衛星的氣象云圖可以清晰看到，此次極光來臨時，我國不少區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。那么現在，你關于在中國看極光的疑惑解開了吧，如果你愛你的那個她/他，在看到空間天氣預報預警，有特大地磁暴可能發生的時候，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于太陽爆發、地磁暴等空間天氣相關事件與病毒流行以及影響生活在地面的人類等等網絡上的傳聞，目前都還沒有權威的研究結果，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（國家空間天氣監測預警中心工程師）

審核：周煦之（北京大學地球與空間科學學院研究員）

出品：中國科協科普部

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