這段時(shí)間，“極光”刷屏了。

北京時(shí)間12月1日19時(shí)左右，位于我國最北端的漠河再一次出現(xiàn)了明顯的極光現(xiàn)象。此后，北京北部也出現(xiàn)了有記錄以來的第二次極光，內(nèi)蒙古額爾古納市多地首次發(fā)現(xiàn)極光現(xiàn)象……不少網(wǎng)民疑問：是什么導(dǎo)致今年漠河經(jīng)常出現(xiàn)極光，又是什么導(dǎo)致極光“光顧”北京這樣緯度相對較低的地區(qū)呢？

簡單來說，主要原因可以歸納為兩個(gè)方面：一是地球磁極的位置正在逐漸向俄羅斯與我國的方向漂移，二是今年經(jīng)常有強(qiáng)磁暴現(xiàn)象的發(fā)生。

“磁極”是什么？磁極就是地球磁場南北極。地球的磁軸（也就是連接地球磁場南北極的假想直線）與地球的自轉(zhuǎn)軸具有一定夾角，這就導(dǎo)致大多數(shù)極光出現(xiàn)的位置雖然在地理極區(qū)附近，卻并不是環(huán)繞著地理極點(diǎn)的。有意思的是，地球磁軸與自轉(zhuǎn)軸的夾角并不是固定不變的，也就是說磁極所對應(yīng)的地理位置是可以發(fā)生變化的。磁極附近的區(qū)域通常更容易出現(xiàn)極光現(xiàn)象。

21世紀(jì)以來，北半球的磁極位置，正在從加拿大方向越過極區(qū)，逐漸向俄羅斯與我國“東漂”而來，這意味著當(dāng)磁暴發(fā)生時(shí)，在我國看見極光的概率會比之前高一些。如果想知道什么時(shí)候能看到極光，可以關(guān)注地磁暴的預(yù)報(bào)信息。當(dāng)預(yù)計(jì)有非常強(qiáng)烈的地磁暴發(fā)生時(shí)，就有很大概率可以看到極光。當(dāng)然就目前而言，還是在我國緯度較高的地區(qū)更容易看見極光。

前文提及的“磁暴”，是指地球磁場的全球性劇烈擾動，一般是由太陽風(fēng)暴引起的，太陽風(fēng)暴會使太陽噴發(fā)出能量很高、超聲速的物質(zhì)。而“強(qiáng)磁暴”的產(chǎn)生過程是這樣的：能量很高、超聲速的物質(zhì)到達(dá)地球后會壓縮地球的磁場，造成地球磁場的擾動，這樣一來，如果物質(zhì)具有南向磁場（即與地球磁場的方向相反），則會引起更加劇烈的擾動。可以用“電吹風(fēng)吹頭發(fā)”類比太陽風(fēng)暴噴射物質(zhì)到達(dá)地球的過程：當(dāng)我們以不同溫度、不同風(fēng)速的風(fēng)（對應(yīng)不同能量與速度的太陽物質(zhì)）吹頭發(fā)時(shí)，感受到的風(fēng)吹頭發(fā)的程度（對應(yīng)磁場擾動程度）都是不一樣的。

詩人屈原在《天問》中用“龍”這一意象來描述極光，形象地將其稱為“燭龍”，并發(fā)問“日安不到，燭龍何照？”意思是太陽照不到的地方，極光是如何亮起來的呢？現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，太陽噴發(fā)出的物質(zhì)裹挾著磁場到達(dá)地球，使得地球磁場發(fā)生劇烈擾動，導(dǎo)致更多的高能粒子沿磁力線進(jìn)入兩極地區(qū)的大氣，通過碰撞激發(fā)大氣分子/原子發(fā)光，這就是極光。

值得一提的是，中緯度極光大多是紅色的，而不是我們印象中常見的綠色，但是這兩種顏色的極光又都是由氧原子內(nèi)的電子躍遷產(chǎn)生的，所以是什么導(dǎo)致它們的顏色不同呢？其實(shí)就是氧原子的能量和所處的海拔不同。中緯度極光位于250千米-400千米的高度，而極區(qū)極光位于100千米左右的高度，這也使得中緯度極光的能量比極區(qū)極光的能量要低，能量與波長是成反比的，所以中緯度極光的波長比極區(qū)極光的波長要長，也就是從波長較短的綠光變成了波長較長的紅光。在12月1日漠河出現(xiàn)的極光中，能看到綠色，這很大程度上說明此次地磁暴事件非常強(qiáng)烈。

極光很美，但背后的磁暴事件卻對人類的生產(chǎn)生活有巨大威脅。清朝咸豐己未年的《欒城縣志》上，有著“赤氣起于西北”的記載，這對應(yīng)的是1859年9月的“卡靈頓事件”。根據(jù)史料記載，“卡靈頓事件”造成了長達(dá)8天的惡劣空間天氣。所幸那時(shí)的人類社會主要依靠蒸汽機(jī)和人力，還沒有無線電通信和電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，“卡靈頓事件”并未給地球帶來過于嚴(yán)重的災(zāi)難。

但到了現(xiàn)代就不一樣了——1989年3月的一天晚上，伴隨著強(qiáng)烈的極光活動，加拿大魁北克省的供電網(wǎng)絡(luò)全部癱瘓，全省陷入長達(dá)9個(gè)小時(shí)的黑暗和寒冷之中。與此同時(shí)，美國、日本的通信衛(wèi)星出現(xiàn)異常，全球無線電通信信號受到極大干擾。這次事件雖然不如“卡靈頓事件”強(qiáng)烈，但它對人類生活有著更大的影響。據(jù)估算，假設(shè)“卡靈頓事件”發(fā)生在今天，它直接導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失能夠達(dá)到數(shù)萬億美元。

這一次的地磁暴事件雖然遠(yuǎn)沒有“卡靈頓事件”時(shí)強(qiáng)烈，但是它也可能讓衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備的誤差增大、極區(qū)輻射增強(qiáng)，從而導(dǎo)致其跨極區(qū)飛行風(fēng)險(xiǎn)的增加，甚至有可能影響到信鴿的活動。從這個(gè)角度來說，在中緯度地區(qū)看到強(qiáng)烈的極光，對我們的日常生活來說未必有看上去那么“美”。（吳婧怡  作者系中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所博士生）

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