吳婧怡

漠河極光。

說到在中國(guó)看極光，大家的第一反應(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)。也就是說在正常情況下去漠河只有約1%的概率能看到極光。

那么，有沒有“不正?！钡那闆r呢？或者說有沒有可能在緯度不那么高的地區(qū)看到極光呢？您別說，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)。在中華民族五千年的歷史長(zhǎng)河里，有很多寶貴的史料供我們窺見曾經(jīng)的光景。

對(duì)極光最早的文字記載是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的《竹書紀(jì)年》。里面寫到黃帝的母親附寶在郊外散步的時(shí)候，突然“見大電繞北斗樞星，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。

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?！睉?zhàn)國(guó)時(shí)期的大詩人屈原在《天問》中也用“龍”這意象來描述極光，形象地將其稱為“燭龍”。

不知道讀者朋友們是否好奇，為什么上述三部作品都寫于戰(zhàn)國(guó)時(shí)期呢？換句話說，為什么戰(zhàn)國(guó)時(shí)期容易看到極光呢？這個(gè)問題的答案就涉及古代中國(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)問題，還需要引入另一個(gè)問題，“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，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。

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(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)看見極光比現(xiàn)在容易得多。

不過說到底，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，有沒有更現(xiàn)實(shí)一些的辦法呢？其實(shí)也是有的。

關(guān)注新聞的讀者朋友可能會(huì)感覺2023年好幾條中國(guó)出現(xiàn)極光的消息，有的拍攝于漠河，也有拍攝于烏魯木齊和克拉瑪依的。這就不免令人好奇，2023年是不是有什么特殊的情況導(dǎo)致中國(guó)經(jīng)常出現(xiàn)極光呢？

答案是肯定的。2023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“磁暴”，磁暴指地球磁場(chǎng)的全球性劇烈擾動(dòng)，一般是由太陽風(fēng)暴引起的，因?yàn)樘栵L(fēng)暴會(huì)使太陽噴射出能量很高、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(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)?？梢杂秒姶碉L(fēng)吹頭發(fā)的過程類比太陽風(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(duì)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(duì)應(yīng)磁場(chǎng)擾動(dòng)程度）都是不一樣的。

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。

雖說2023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)人類造成過影響。

1859年9月的一個(gè)上午，英國(guó)天文愛好者卡靈頓照例對(duì)太陽進(jìn)行觀測(cè)。突然，他發(fā)現(xiàn)太陽北側(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)的人類社會(huì)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，全球無線電通信信號(hào)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(duì)人們的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)以萬億美元。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)我們的日常生活來說可并不是一件好事。不過換個(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。

總的來說，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)。從原理來看，“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。不過總要懷有希望的嘛，萬一哪天就突然看到了呢？

◎ 來源|中科院地質(zhì)地球所