北京出现了极光？究竟是怎么回事

昨天晚上，天文圈、摄影圈、气象圈可谓是沸腾了。有人在北京怀柔拍到了极光！其实，不仅在北京，12月1日晚，在黑龙江省大兴安岭地区、北京怀柔等地出现极光，不少当地居民以及游客拍摄到这一美景。虽然极光常见于南极圈和北极圈附近，但如果地磁暴特别强，极光发生的范围会扩大。

可是不都说极光只能在地球两极附近才能看到吗？怎么北京还能看到极光。首先我们需要了解，极光产生的原理。

加拿大的极光 作者：张帆

极光，是一种等离子体现象，主要发生在具有磁场的行星上的高纬度区域，而在地球上的极光带即是经度上距离地磁极10°至20°，纬度宽约3°至6°的区域。

加拿大的极光 作者：张帆

极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层，并与高层大气（热层）中的原子碰撞造成的发光现象。极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。

木星上的极光

地球上的极光到底是怎么形成的呢？这要从太阳活动说起，来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气（>80km）时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，能量释放产生的光芒形成围绕著磁极的大圆圈，即极光。

当太阳日冕物质抛射或者太阳耀斑爆发后，这件事是以光速传播到地球的，人类在上述太阳活动发生后约8分钟便可知晓。而太阳带电粒子流的传播速度则要慢很多，大概需要两三天的时间才能抵达地球，因此，人类可以对于可能出现的地磁暴进行预警。

高速等离子体云从太阳日冕抛射出来，相对背景太阳风速度更高，携带着日冕磁场冲击地球磁层，使磁层压缩变形。并且它通常携带南北方向转动的磁场，当磁场转为南向和地磁场相互作用时，太阳风会将巨大的能量倾泄到磁尾的大尺度空间中，使磁尾等离子体片中大量的带电粒子注入到环电流中，使环电流强度发生变化，而变化的电流会产生变化的磁场，从而引起全球范围剧烈的地磁扰动——地磁暴。

能够产生高速太阳风并引发强的行星际磁场南向分量的源有两类，一类是太阳日冕物质抛射（CME），另一类是太阳冕洞。

2023年11月29日太阳活动画面

2023年11月30日，中国气象局国家空间天气监测预警中心发布大地磁暴预警，预报称11月30日、12月1日、2日三天，可能出现地磁暴活动，其中12月1日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴，预计地磁活动将延续到12月2日。

其实自从2019年12月开始，太阳就进入了第25个活动周期，预测在2025年左右迎来最高峰。

虽然极光常见于高磁纬地区，但如果地磁暴特别强，极光发生的范围会扩大，据记载，地磁暴厉害的时候，甚至在赤道地区都能看到极光。因此，在北纬40°的北京地区看到极光是可能的。所以在太阳活动的高发年，在低纬度的北京可以看到极光也就没有什么奇怪的了。

虽然地磁暴给人类带来了极光这样视觉上的盛宴，但是在2022年，美 国 太空探索技术公司官方网站曾发布消息称 ，由于遭遇地磁暴，该公司2月3日发射的49 颗星链卫星中，有多达40 颗卫星于次日已经或将要坠入大气层损毁。

这是因为地磁暴能加热地球高层大气，从而引起大气的膨胀。被加热的空气上升，使得近地轨道大气密度显著增加，从而导致航天器受到的大气阻力增加，航天器速度减小，航天器轨道衰减加速，极端情况可能导致航天器陨落。除此之外，地磁暴还会对电网、 卫星、航天器等造成威胁，所以地球上的通讯、导航等也都会受到不同程度产生影响。