最近，我国多地相继迎来了壮丽的极光奇观。继新疆等地于11月5日观测到红色极光后，12月1日，漠河、佳木斯等地再次目睹了红色的光辉。甚至在北京怀柔，摄影爱好者也记录到了红白双色的极光，引发了网友的热议。

探寻极光的奥秘

极光的呈现与太阳活动息息相关，这次引发热议的极光也不例外。美国空间天气预报中心在12月1日晚观测到了一次G3级地磁暴。这次地磁暴主要由M9.9级（R2中度）耀斑引发的日冕物质抛射（CME）导致。地磁暴偏向东半球，最强中心位于西伯利亚上空，因此我国高纬度地区能够观测到这一美丽的现象。 地磁暴分为G1到G5五个级别，由弱到强。此次的G3级地磁暴属于中等偏强级别，每年这样的地磁暴可能发生几十次。太阳耀斑同样分为R1到R5五个级别，而此次引发地磁暴的耀斑属于中等强度的范畴。 在地球磁场的作用下，太阳高能带电粒子涌向高纬地区，使得地球南北两极附近的高层大气分子或原子电离，从而激发出光，在夜间表现得格外灿烂夺目，这就是我们所称之为极光的现象。 尽管太阳风暴可能对无线电通信和导航系统产生影响，但它所带来的绚烂极光对人们来说无疑是一种美好的意外收获。比如美国阿拉斯加的费尔班克斯，因为一年中200多天都能欣赏到极光，因此被誉为“北极光首都”。冰岛则因其整个国家都位于极光带上，成为北半球最受欢迎的极光观测地之一。 极光变化无常，每天呈现出不同的样貌。通常在夜幕降临后，极光会展现出颜色较淡的银河状，随着夜幕的加深，色彩逐渐加深，从绿色逐渐转变为粉色、蓝紫色和红色。

极光的颜色通常与大气粒子的种类有关。太阳风中的高能粒子激发高层大气的氧原子通常会产生红色光，激发氮原子则通常发出蓝到紫光，而到达低层的太阳风粒子激发氧原子主要发绿光。由于人眼对绿光和白光更为敏感，因此我们所看到的极光主要呈现出绿白两色。 此外，极光的变幻并非由于高层大气的运动，而是因为飞入地球大气的带电粒子本身在运动和变化。

北京之所以能见到极光

尽管极光主要出现在高纬度地区，但中低纬度地区也有可能观测到，只是频率较低。一般情况下，位于北纬40度左右的北京每年可能有几天到几十天的时间能够观测到极光。 然而，这仅仅是一个大致的估计，具体数字可能会因地理位置、气候条件和太阳活动的变化而有所不同。有时甚至会在赤道附近的低纬度地区出现，这被称为“极光暴”。尽管这种情况相对罕见，但一些赤道附近的国家和地区确实曾经记录到过这种现象。通常这发生在太阳活动特别强烈的时候，太阳风的能量能够越过赤道附近的磁场边界，使得极光可见性扩展到低纬度地区。 我国悠久的历史中留下了丰富的天象观测记录，其中一些夜间天象，如五色光、神气、赤气、黄白气、火光、赤白色气、赤虹、青气、赤光等现象，一般都可以归类为极光现象。以下是一些例子：

太阳活动的重要影响

太阳活动具有11年的周期，自1749年开始观测以来，目前太阳活动已经进入了第25个周期的高峰期。随着太阳活动的增强和频繁，与之相关的电磁暴、高能粒子流、日冕物质抛射活动也日益频繁，容易导致电离层突然扰动，严重时会影响无线电通信，影响飞行安全，甚至威胁在轨人造卫星和空间站的安全运行。 在2022年1月下旬，SpaceX通过猎鹰9号火箭发射了50颗星链卫星。当时，美国空间天气预报中心发布了中等太阳风警报，而SpaceX通过高层大气模型预测太空环境是安全的。然而，当火箭在217英里（350公里）释放荷载时，其中38颗卫星发生故障，未能升至位于340英里（550公里）的运行轨道，随后迅速坠入大气层。 2023年3月24日，一次G4级地磁暴发生，当时在美国南至新墨西哥州（约北纬34°）都能看见极光，迫使航天公司火箭实验室将发射时间推迟了90分钟。 太阳周期的每个高峰值年持续时间为2到3年，期间太阳活动对无线电通信和电力传输网络产生巨大影响。1989年3月的强太阳活动导致全球卫星和无线电通信信号受到干扰，加拿大魁北克省的供电网络瘫痪，依靠地磁导航的候鸟迁徙受到严重影响。 在未来数月到一两年内，太阳活动仍将处于高峰阶段，因此我们还将目睹更多绚丽的极光。除了欣赏美丽的极光外，我们也需要密切关注未来的太阳活动，进行空间天气预测和预警，并及时采取相应措施。