點(diǎn)擊“國(guó)家空間科學(xué)中心”關(guān)注我們吧

新京報(bào) 記者 張璐

11月12日-13日，內(nèi)蒙古、北京、新疆等地出現(xiàn)絢麗的極光，引發(fā)公眾關(guān)注。極光往往伴隨地磁暴同時(shí)出現(xiàn)。

中國(guó)氣象局國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心表示，11月12日8時(shí)開(kāi)始，到11月13日11時(shí)，地球持續(xù)處在磁暴狀態(tài)中，其中6小時(shí)特大地磁暴，9小時(shí)大地磁暴。此前，該中心表示，預(yù)計(jì)13日-15日，我國(guó)仍有出現(xiàn)極光的可能，身處北緯40度線以北的居民，不妨在晚上面向北方天空，使用相機(jī)或手機(jī)進(jìn)行拍攝。如果所在區(qū)域海拔較高，地處北緯35度左右的居民也可一試。

地磁暴是如何帶來(lái)極光的？為何極光有的是綠色，有的是粉紅色？對(duì)此，新京報(bào)記者采訪了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員苗娟、副研究員李志濤。據(jù)介紹，隨著地磁緯度的變化，未來(lái)數(shù)十年，中國(guó)地區(qū)將更容易看到極光，在北京這種北緯40度城市看到極光的情況將更加常見(jiàn)。

10月12日晚，北京天文館團(tuán)隊(duì)在內(nèi)蒙古呼倫貝爾拍到的極光盛景。北京天文館供圖

預(yù)計(jì)從明年開(kāi)始，太陽(yáng)活動(dòng)會(huì)減弱

新京報(bào)：預(yù)計(jì)此次太陽(yáng)活躍期會(huì)持續(xù)多久？活躍期何時(shí)會(huì)減弱？

苗娟：太陽(yáng)活動(dòng)遵循11年的周期，太陽(yáng)活動(dòng)從最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)，再下降到最低點(diǎn)，就是一個(gè)活動(dòng)周期。其中有3年左右的活躍期，峰年就是太陽(yáng)活動(dòng)最大的那一年，高年是一段時(shí)間。

從2023年年底開(kāi)始，太陽(yáng)表面的太陽(yáng)黑子就比較多了。去年，太陽(yáng)活動(dòng)頻繁爆發(fā)，5月和10月都發(fā)生了很強(qiáng)的太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)。對(duì)于太陽(yáng)第25個(gè)活躍周期來(lái)說(shuō)，去年是峰年，今年太陽(yáng)活動(dòng)稍微減弱，但仍然屬于高年階段，所以還會(huì)有大的爆發(fā)活動(dòng)。但預(yù)計(jì)從明年開(kāi)始，太陽(yáng)活動(dòng)就會(huì)慢慢減弱，到2030年左右，就會(huì)進(jìn)入太陽(yáng)活動(dòng)最低點(diǎn)的階段。

近期發(fā)生特大地磁暴，非常罕見(jiàn)

新京報(bào)：太陽(yáng)活躍期會(huì)發(fā)生什么？太陽(yáng)活動(dòng)是如何引發(fā)地磁暴的？此次地磁暴強(qiáng)度如何？

苗娟：太陽(yáng)活躍期會(huì)發(fā)生太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)，以不同的形式體現(xiàn)，一種是太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，即耀斑；另一種形式是對(duì)外噴射一些大團(tuán)物質(zhì)，即日冕物質(zhì)拋射，這種物質(zhì)攜帶著磁場(chǎng)并裹卷著粒子，1-4天就會(huì)到達(dá)地球，它的磁場(chǎng)和地球磁場(chǎng)相互作用，引起地球磁場(chǎng)的變化。地磁暴就是地球磁場(chǎng)異常變化的一種表征。

11月12日8點(diǎn)，地球磁場(chǎng)開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，發(fā)生特大地磁暴，達(dá)到了紅色空間環(huán)境災(zāi)害性事件預(yù)警中的地磁暴紅色警報(bào)級(jí)別。災(zāi)害性事件是指一旦發(fā)生，會(huì)對(duì)我們?nèi)祟?lèi)活動(dòng)和技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的劇烈空間環(huán)境擾動(dòng)。而特大地磁暴的發(fā)生，會(huì)對(duì)軌道和電離層造成影響，從而對(duì)航天器和通信導(dǎo)航造成影響。地磁暴分成小地磁暴、中等地磁暴、大地磁暴和特大地磁暴，此次發(fā)生的就是最高等級(jí)的特大地磁暴。

李志濤：地磁擾動(dòng)有很多指數(shù)，kp指數(shù)我們用得比較多，其范圍在0-9之間。Kp=5，就是發(fā)生小磁暴了，接下來(lái)6、7、8、9，能量呈指數(shù)增加。Kp=6的能量相當(dāng)于Kp=5的10倍，所以此次Kp=9的特大地磁暴能量是很強(qiáng)的。2024年5月和10月分別發(fā)生了一次，這樣的事件是很罕見(jiàn)的。未來(lái)幾年，隨著太陽(yáng)活動(dòng)的逐漸下降，特大地磁暴的發(fā)生概率會(huì)逐漸降低。

地磁暴會(huì)影響通信和導(dǎo)航

新京報(bào)：此次地磁暴事件的源頭來(lái)自太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)AR4274，這一活動(dòng)區(qū)有何特點(diǎn)？

苗娟：這一活動(dòng)區(qū)在11月9、10、11日分別爆發(fā)了X1.7級(jí)、X1.2級(jí)、X5.1級(jí)耀斑，都伴隨有強(qiáng)烈的日冕物質(zhì)拋射。9日、10日的X1.7級(jí)和X1.2級(jí)耀斑伴隨的日冕物質(zhì)拋射幾乎同時(shí)達(dá)到地球附近，于12日聯(lián)合沖擊地球磁場(chǎng)，引發(fā)了特大地磁暴。耀斑分別A、B、C、M、X五個(gè)等級(jí)，X是最高級(jí)的。

這個(gè)活動(dòng)區(qū)已在日面上存在了較長(zhǎng)時(shí)間，最早的10月10日，活動(dòng)區(qū)開(kāi)始在太陽(yáng)表面浮現(xiàn)，當(dāng)時(shí)編號(hào)為AR4246，也有小的爆發(fā)。隨著太陽(yáng)自轉(zhuǎn)，10月18日轉(zhuǎn)到了太陽(yáng)背面，在11月3日前后，當(dāng)該活動(dòng)區(qū)再次轉(zhuǎn)入日面（新編號(hào)AR4274），面積更大，磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這種復(fù)雜的磁場(chǎng)就如同壓縮和扭曲的彈簧一樣，越復(fù)雜，儲(chǔ)存的能量越多，爆發(fā)的話釋放的物質(zhì)也多。目前，活動(dòng)區(qū)AR4274已位于日面西側(cè)，面積為1100個(gè)太陽(yáng)面積單位，能量已基本釋放。

李志濤：太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)AR4274的磁場(chǎng)傾角異于常規(guī)活動(dòng)區(qū)，結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，儲(chǔ)存能量很強(qiáng)，容易爆發(fā)。在太陽(yáng)自轉(zhuǎn)的27天中，它的面積不斷增大，在太陽(yáng)背面也在不斷爆發(fā)，噴射物質(zhì)可能會(huì)到達(dá)金星等其他行星，但對(duì)地球沒(méi)有影響。當(dāng)它轉(zhuǎn)入太陽(yáng)正面時(shí)，爆發(fā)時(shí)噴射的物質(zhì)就會(huì)到達(dá)地球，其爆發(fā)對(duì)地球就有影響了。

新京報(bào)：災(zāi)害性空間天氣會(huì)帶來(lái)哪些危害？

苗娟：地磁暴過(guò)程會(huì)影響熱層大氣密度，導(dǎo)致低軌衛(wèi)星拖曳增加，軌道會(huì)下降得更快。另外，磁暴期間會(huì)導(dǎo)致電離層暴，會(huì)影響衛(wèi)星的通信和導(dǎo)航。因?yàn)殡娮用芏仍黾右院?，?huì)影響通信質(zhì)量，導(dǎo)致衛(wèi)星導(dǎo)航精度下降。電離層暴是一個(gè)區(qū)域性的，所以各個(gè)區(qū)域受到的影響不同。

紅色極光比綠色罕見(jiàn)

新京報(bào)：極光是如何產(chǎn)生的？

李志濤：極光主要發(fā)生在距地球100多公里到數(shù)百公里的高度，發(fā)生原因與地磁暴相關(guān)。從太陽(yáng)日面噴發(fā)物質(zhì)主要是等離子體云，沖進(jìn)地球磁場(chǎng)。地球磁層在南北兩極地區(qū)上空有個(gè)漏斗區(qū)，這些等離子體云與地球南北極區(qū)上空的大氣發(fā)生接觸，帶電粒子對(duì)大氣中的氧原子、氮原子等進(jìn)行沖擊，激發(fā)這些原子能級(jí)躍遷，就會(huì)產(chǎn)生不同顏色的光。

主要顏色常見(jiàn)的是綠色，還有紅色、藍(lán)色、粉色、紫色等，甚至混合色。

新京報(bào)：為何感覺(jué)在我國(guó)觀測(cè)到的極光以粉紅色為主，歐洲的極光大多是綠色？

李志濤：剛才提到地磁暴分等級(jí)，小磁暴發(fā)生時(shí)，等離子體云的能量比較低，這些物質(zhì)到不了低緯度地區(qū)，但阿拉斯加、挪威、冰島等地緯度比較高，這些物質(zhì)就會(huì)到達(dá)上述地區(qū)。這些物質(zhì)的能量比較低，沖擊原子的勁兒不足，所以發(fā)的光主要是綠色。一般出現(xiàn)在100-200公里的高空。而小磁暴發(fā)生的次數(shù)比較多，所以大家會(huì)看到綠色的極光。最近這兩年是太陽(yáng)活動(dòng)的高年，地磁暴的等級(jí)比較強(qiáng)，特大磁暴發(fā)生時(shí)，物質(zhì)的能量強(qiáng)、速度比較快，沖擊氧原子、氮原子時(shí)能力躍遷更猛，所以發(fā)出的光是紅色的。高度一般在200公里以上，可達(dá)400公里高空，更容易被看到。

這些紅色極光不僅在我國(guó)，在其他國(guó)家的中高緯度地區(qū)也能看到，紅色極光比綠色極光少見(jiàn)。

地磁緯度變化，中國(guó)中緯度城市

看到極光將更常見(jiàn)

新京報(bào)：極光大多在高緯度地區(qū)才能看到，特別是高磁緯地區(qū)。為何近年來(lái)我國(guó)觀測(cè)到極光的范圍更廣？

李志濤：地理緯度不會(huì)變，但是地磁緯度會(huì)慢慢變化。地磁緯度的南極前些年在加拿大北部，但近些年，地磁緯度的南極逐漸向西伯利亞地區(qū)移動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致中國(guó)地區(qū)的地磁緯度越來(lái)越高，這樣更容易看到極光。

未來(lái)三四十年，我國(guó)比美國(guó)還容易看到極光。即便不發(fā)生大的地磁暴，在我國(guó)北緯40度-50度的中緯度地區(qū)也有可能看到極光，對(duì)于愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，能觀測(cè)到極光的幾率會(huì)增加。

北京在北緯39度-42度之間，中心位于北緯40度左右。此次攝影愛(ài)好者在懷柔拍到了極光，但中心城區(qū)由于城市燈光較多，還無(wú)法觀測(cè)到極光。下一個(gè)太陽(yáng)活躍期預(yù)計(jì)在2036年-2037年，屆時(shí)，不僅在漠河，中國(guó)更多城市將更容易看到極光，在北緯40度城市看到極光的情況會(huì)更加常見(jiàn)。

新京報(bào)：子午工程二期已通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，在此次監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)活動(dòng)中，它發(fā)揮了什么作用？

李志濤：子午工程的地磁臺(tái)站比較多，從最北的漠河到最南的三亞。這些臺(tái)站都監(jiān)測(cè)到了此次特強(qiáng)地磁暴，精密度和時(shí)效性都比較強(qiáng)。另外，電離層臺(tái)站也監(jiān)測(cè)到了電離層暴，取得了很好的效果。

來(lái)源：新京報(bào)

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