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太阳“打喷嚏”：一场极光的降临

在天空中闪耀绚丽的极光总是如梦似幻，像是“天外来物”。实际上，它也确实如此。

极光是地球外部粒子来到地球后，沿着地球磁场到南、北两极区域，跟大气中的粒子产生相互作用而产生的发光现象。而这些外部粒子源自太阳，在遥远的太空中，太阳表面每天都会有太阳黑子、耀斑等太阳活动。这些太阳活动除了给地球提供能量外，还会产生大量高能带电粒子，它们自太阳喷涌而出，充斥在整个太阳系，被形象地称为“太阳风”。在地球磁场的作用下，“太阳风”的能量围绕地球并被储存，当储存的能量饱和时，便沿着磁力线跑到地球大气层中与大气相互碰撞，被大气原子与分子的核外电子吸收后，又快速得到释放，形成炫彩夺目的极光。

因此，越强的太阳活动会带来越绚丽的极光。大气中氮和氧的含量决定了极光的颜色，而氮和氧的含量又与海拔高度密切相关。大部分极光集中在地球上方90千米至400千米的高度，这主要由大气微粒的种类，以及它们在与粒子碰撞时所产生的能量变化所决定。

当处在地球上空300千米至400千米高度的氧原子，与来自太阳的高能带电粒子相遇时，碰撞的过程使氧原子的核外电子吸收额外能量。但原子结构的特殊性决定了核外电子与原子核之间只能容纳固定大小的能量，超出的部分会被快速释放，在释放的过程中就会形成发光现象。氧原子的核外电子所释放出的能量刚好对应红光波长，此时极光看起来就是红色的。而绿色极光，则是来自200千米左右高度的氧原子被次级电子撞击激发时所形成的发光现象。如果来自太阳的高能带电粒子还有能量继续“下冲”，就会与100千米左右高度的氮分子相遇，此时就会产生紫色极光。

因此，通常300千米以上的极光以浅红色为主，200千米至300千米的极光以深红色为主，100千米至200千米的极光以绿色为主，100千米以下的极光是蓝色、紫色或多种颜色混合。

当高能带电粒子不强时，其受地球磁场影响，基本会被地球的两极俘获，因此极光一般出现在南、北两极。当高能带电粒子强度很强时，与地球磁场相互作用产生磁暴现象，极光便可能出现在中高纬度甚至低纬度地区。

但一般来说，想在中国欣赏到极光仍算是个“稀罕事儿”。极光主要出现在被称为“极光卵”的区域，这一区域大致在南北纬65度至75度之间。而我国纬度最高的城市漠河，其纬度为北纬53度左右。此外，地球磁轴与自转轴之间存在约11.5度的夹角，这意味着地理纬度与地磁纬度并不完全重合，并且地球磁轴还向北美洲方向有所偏移。因此，我国实际的地磁纬度要比地理纬度低大约10度，国内大部分地区更加远离极光频发的高地磁纬度区域。

近年来，受太阳活动影响，地磁暴发生频繁，我国新疆、内蒙古、黑龙江、吉林等地出现极光的频率有所增加，漠河市气象局统计数据显示，2023年当地出现6次极光；2024年则出现10次，累计持续达16天。

但实际上，极光出现的次数不一定和大家看到的次数吻合，比如天气条件较差，或受光污染影响，其被观测到的概率就比较小。因此，想要有一场更好地追光之旅，还需提前关注极光预报，尽可能选择在晴朗、无光污染的夜空下观测。

来源：中国气象报

作者：李悦

编辑：张宏伟

审核：苏杰西

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