揭秘！如何在中國(guó)看見(jiàn)極光？

說(shuō)到在中國(guó)看極光，讀者朋友們的第一反應(yīng)或許是去中國(guó)的最北端漠河。然而統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，漠河大多數(shù)年份能看到極光的次數(shù)為個(gè)位數(shù)。也就是說(shuō)在正常情況下去漠河只有約1%的概率能看到極光。

巧了不是？！

2023年12月1日晚上19點(diǎn)左右，漠河再一次出現(xiàn)了明顯的極光現(xiàn)象！

下面這幾張圖片，來(lái)自當(dāng)時(shí)正在漠河的向慧等人：

那么，有沒(méi)有“不正常”的情況呢？或者說(shuō)有沒(méi)有可能在緯度不那么高的地區(qū)看到極光呢？您別說(shuō)，還真有！唯一難辦的是需要一臺(tái)時(shí)光機(jī)穿越回古代中國(guó)……咳咳，雖然時(shí)光機(jī)一時(shí)半會(huì)找不到，但是中華民族五千年的歷史長(zhǎng)河里可是有很多寶貴的史料供我們窺見(jiàn)曾經(jīng)的光景。

對(duì)極光最早的文字記載是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的《竹書(shū)紀(jì)年》。里面寫(xiě)到黃帝的母親附寶在郊外散步的時(shí)候，突然“見(jiàn)大電繞北斗樞星，光照郊野”，之后便生下了黃帝。雖然這一敘述頗有神話色彩，但指代極光的“大電”的確是真實(shí)存在的。

《竹書(shū)紀(jì)年》記載

戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的另一部著作《山海經(jīng)》則將極光描述為名叫“觸龍”的神仙，形貌如紅色的蛇：“人面蛇身，赤色，身長(zhǎng)千里。”戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的大詩(shī)人屈原在《天問(wèn)》中也用“龍”這意象來(lái)描述極光，形象地將其稱(chēng)為“燭龍”。

《山海經(jīng)》中的“觸龍”（畫(huà)師：寧寧夭）

不知道讀者朋友們是否好奇，為什么上述三部作品都寫(xiě)于戰(zhàn)國(guó)時(shí)期呢？換句話說(shuō)，為什么戰(zhàn)國(guó)時(shí)期容易看到極光呢？這個(gè)問(wèn)題的答案就涉及到古代中國(guó)的中緯度地區(qū)能看到極光的本質(zhì)原因了。

為了回答這個(gè)問(wèn)題，還需要引入另一個(gè)問(wèn)題，“極光”的“極”代表什么呢？是指地球地理南北極嗎？其實(shí)不然，“極光”的“極”指代的是地球磁場(chǎng)南北極。在中學(xué)階段我們學(xué)過(guò)，地球的磁軸（也就是連接地球磁場(chǎng)南北極的假想直線）與地球的自轉(zhuǎn)軸是具有一定夾角的，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。

地理南北極與地磁南北極的夾角
（改編自Smithsonian Magazine）

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(shuō)磁極所對(duì)應(yīng)的地理位置是可以發(fā)生變化的。兩千多年前的磁極比現(xiàn)在離中國(guó)近多了，這也就使得戰(zhàn)國(guó)時(shí)期在中國(guó)看見(jiàn)極光比現(xiàn)在容易得多。

不過(guò)說(shuō)到底，搭乘時(shí)光機(jī)穿越回戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的中國(guó)看極光也太不現(xiàn)實(shí)了，有沒(méi)有更現(xiàn)實(shí)一些的情況呢？其實(shí)也是有的。

關(guān)注新聞的讀者朋友可能會(huì)感覺(jué)今年報(bào)道了好幾次中國(guó)出現(xiàn)極光的消息，有的拍攝于我們熟悉的漠河，也有拍攝于烏魯木齊和克拉瑪依的。這就不免令人好奇，今年是不是有什么特殊的自然環(huán)境導(dǎo)致了中國(guó)經(jīng)常出現(xiàn)極光呢？

新疆星空攝影愛(ài)好者楊靂鵬2023年11月6日凌晨在新疆烏魯木齊達(dá)坂城拍攝的極光現(xiàn)象（圖源新華社 本人供圖）

答案是肯定的。今年中國(guó)經(jīng)常出現(xiàn)極光主要是因?yàn)榻?jīng)常有強(qiáng)磁暴發(fā)生和磁極正在逐漸向東漂移。“強(qiáng)磁暴”是什么意思呢？先說(shuō)“磁暴”，磁暴指地球磁場(chǎng)的全球性劇烈擾動(dòng)，一般是由太陽(yáng)風(fēng)暴引起的，因?yàn)樘?yáng)風(fēng)暴會(huì)使太陽(yáng)噴射出能量很高、超聲速的物質(zhì)。而“強(qiáng)磁暴”的產(chǎn)生過(guò)程是這樣的：能量很高、超聲速的物質(zhì)到達(dá)地球后會(huì)壓縮地球的磁場(chǎng)，造成地球磁場(chǎng)的擾動(dòng)，此時(shí)如果物質(zhì)具有南向磁場(chǎng)（即與地球磁場(chǎng)的方向相反），則會(huì)引起更加劇烈的擾動(dòng)。可以用電吹風(fēng)吹頭發(fā)的過(guò)程類(lèi)比太陽(yáng)風(fēng)暴噴射物質(zhì)到達(dá)地球的過(guò)程：當(dāng)我們以不同溫度、不同風(fēng)速的風(fēng)（對(duì)應(yīng)不同能量與速度的太陽(yáng)物質(zhì)）吹頭發(fā)時(shí)，感受到的風(fēng)吹頭發(fā)的程度（對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)擾動(dòng)程度）都是不一樣的。

太陽(yáng)物質(zhì)噴向地球引起磁場(chǎng)擾動(dòng)的過(guò)程

值得一提的是，“強(qiáng)磁暴”引起的中緯度極光是紅色的，而不是我們印象中常見(jiàn)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)致了不同的顏色呢？其實(shí)就是氧原子的能量和所處的海拔高度不同。中緯度極光位于250-400千米的高度，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，且能量與波長(zhǎng)是成反比的，所以中緯度極光的波長(zhǎng)比極區(qū)極光的波長(zhǎng)要長(zhǎng)，也就是從波長(zhǎng)較短的綠光變成了波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光。

波長(zhǎng)與顏色的關(guān)系（圖源ThoughtCo）

雖說(shuō)今年的“強(qiáng)磁暴”已經(jīng)足以引起多次極光，但它對(duì)我們的日常生活影響不大。不過(guò)在歷史上，以異常明顯的極光為代表的強(qiáng)磁暴事件確實(shí)對(duì)人類(lèi)造成過(guò)影響。

1859年9月的一個(gè)上午，英國(guó)天文愛(ài)好者卡靈頓照例對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)。突然，他發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)北側(cè)出現(xiàn)了兩道極其明亮的白光。第二天，世界上許多地方——包括我國(guó)河北等地（有文獻(xiàn)記錄“赤氣起于西北”），都觀測(cè)到了極光。這就是著名的“卡靈頓事件”。根據(jù)史料記載，“卡靈頓事件”造成了長(zhǎng)達(dá)8天的惡劣空間天氣。所幸那時(shí)的人類(lèi)社會(huì)主要依靠蒸汽機(jī)和人力，還沒(méi)有無(wú)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(lái)過(guò)于嚴(yán)重的災(zāi)難。

風(fēng)景畫(huà)家丘奇描述卡靈頓事件的畫(huà)作《北極光》

但到了現(xiàn)代卻不一樣了——1989年3月的一天晚上，伴隨著強(qiáng)烈的極光活動(dòng)，加拿大魁北克省的供電網(wǎng)絡(luò)全部癱瘓，全省陷入長(zhǎng)達(dá)9個(gè)小時(shí)的黑暗和寒冷之中。與此同時(shí)，美國(guó)、日本的通信衛(wèi)星出現(xiàn)異常，全球無(wú)線電通信信號(hào)受到極大干擾。這次事件雖然不如“卡林頓事件”強(qiáng)烈，但它對(duì)生活有著更大的影響。

魁北克大停電時(shí)的極光圖像

（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，拍攝者：Ken Spencer）

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)以萬(wàn)億美元。所以極光雖然美麗，但是在中緯度地區(qū)看到強(qiáng)烈的極光對(duì)我們的日常生活來(lái)說(shuō)可并不是一件好事。不過(guò)換個(gè)角度想，中緯度美麗的紅色極光同時(shí)能當(dāng)作地球磁場(chǎng)對(duì)太陽(yáng)風(fēng)暴做出反應(yīng)的明顯標(biāo)志，也能反映磁極的漂移或偏轉(zhuǎn)。因此對(duì)這一類(lèi)極光進(jìn)行研究對(duì)我們的日常生活而言是很有意義的。

總的來(lái)說(shuō)，想在中國(guó)看到極光，講求“天時(shí)”——發(fā)生“強(qiáng)磁暴”或磁極偏向東半球時(shí)，“地利”——處于中國(guó)的中部到北部時(shí)，與“人和”——發(fā)生極光時(shí)有親朋好友提醒您去看，哈哈，開(kāi)個(gè)玩笑。從原理來(lái)看，“天時(shí)”的作用是尤為關(guān)鍵的，這也使得在現(xiàn)在的中國(guó)看到極光是一個(gè)小概率事件。不過(guò)總要懷有希望的嘛，萬(wàn)一哪天就突然看到了呢？

（特別感謝給我們提供2023年12月1日晚漠河極光現(xiàn)場(chǎng)圖片的幸運(yùn)兒：向慧、向珍麗、周日梅、周發(fā)增）。

編輯：萬(wàn)鵬 劉強(qiáng)