正在阅读: 【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

来源:光明网2019-06-03 17:26

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  上篇我们介绍了极光的前世今生,并知道了极光为什么会是黄绿色或紫红色,今天就来和大家聊一聊观看极光的正确姿势~

  极光的形态和分布

  极光被视为自然界中最漂亮的奇观之一。早在2000多年前,中国就开始观测极光,有着丰富的极光记录。极光多种多样,五彩缤纷,形状不一,绮丽无比,在自然界中还没有哪种现象能与之媲美。任何彩笔都很难绘出那在严寒的两极空气中嬉戏无常、变幻莫测的炫目之光。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图1 冰岛上空的龙形极光。图中的绿色极光像一条巨大的飞龙在空中盘旋,尽管真实的龙并不存在,但是我们可以通过这壮丽的极光想象飞龙在天的情景。张敬宜2019年2月摄于冰岛黄金圈瀑布 图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap190218.html

  极光有时出现时间极短,犹如节日的焰火在空中闪现一下就消失得无影无踪;有时却可以在苍穹之中辉映几个小时;有时像一条彩带,有时像一团火,像一张五光十色的巨大银幕,仿佛上映一场球幕电影,给人视觉上以美的享受。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图2 冰岛上空的凤凰极光。背景中的黑尔加福尔山、卡尔德河都位于冰岛首都雷克雅未克以北30公里处。经验丰富的天文观察者会注意到,在山的正上方左边是猎户座,昴星团也在画面中心的正上方可见。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap160316.html

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图3 绚丽的南极光。图中央的卫星地面站好像凝视着天空中梦幻般的场景。天空中还有两个明亮的河外星系——大麦哲伦星云和小麦哲伦星云,小小的麦哲伦云透过微弱的红色极光带闪耀。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap140531.html

  如果我们乘着宇宙飞船,越过地球的南北极上空,从遥远的太空向地球望去,会见到围绕地球磁极存在一个闪闪发亮的光环,这个环就叫做极光卵。由于它们向太阳的一边有点被压扁,而背太阳的一边却稍稍被拉伸,因而呈现出卵一样的形状。极光卵处在连续不断的变化之中,时明时暗,时而向赤道方向伸展,时而又向极点方向收缩。处在午夜部分的光环显得最宽最明亮。

  极光的光谱线范围约为3100~6700埃,其中最重要的谱线是5577埃的绿色的氧发射线,称为极光绿线。极光有帷幕状、弧状、带状以及射线状等多种形状。其中发光均匀的弧状极光是最稳定的外形,有时能存留几个小时而看不出明显变化;而大多数其他形状的极光通常总是呈现出快速的变化,并最终朝地极方向消失褪去。大多数极光出现于地球上空90-130千米处,但有些极光要高得多,高度可达560-1000千米以上。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图4 拉普兰的北极光。北半球的早春是拍摄极光的好季节。在春分时节,地球磁场的方向有利于与太阳风的相互作用,从而触发北极光的迷人光芒。在这张360度全景图中,拍摄到了广阔的极光幕,闪烁的极光有着肉眼可以清晰捕捉到的色彩。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap160408.html

  何时何地可以看到美妙的极光?

  地球磁场会引导绝大部分太阳风中的高能粒子“绕道而行”,但有少数会随着磁力线落到地球的两极“漏斗”区域,因此极光往往出现在纬度靠近地磁极附近的高纬地区。在大约离磁极25°~30°的范围内常出现极光,这个区域称为极光区。在地磁纬度45°~60°之间的区域称为弱极光区,地磁纬度低于45°的区域称为微极光区。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图5 极光全景图。拍摄于在2017年9月27日加拿大阿尔伯塔省南部,绿色和红色的极光沿着北部(顶部)地平线向天空扩散。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap171014.html

  通常在中低纬度地区是看不到极光的,然而在太阳活动盛期,极光有时也会延伸到中纬度地带,太阳每11年左右有一个非常活动期,抛出大量高能粒子进入宇宙空间,此时出现的极光最为瑰丽壮观。先秦古籍《竹书纪年》中就有这样的记载:“周昭王末年,夜有五色光贯紫微。其年,王南巡不返。” 生活在黄河流域的先民是否真的经历了如此强烈的爆发,抑或只是司天太史的穿凿附会?

  太阳的活动以11年为周期,我们可以在现代的记录中寻找佐证。1898年9月9日,欧洲发生了极光暴,连罗马都看见了血红的天光。而1989年3月13日的魁北克极光暴甚至延伸到了佛罗里达和古巴,那么在西安看到极光也不是没有可能。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图6 淡淡的银河与极光交相呼应 王征2018年2月摄于冰岛蝙蝠山

  由于地平线上的城市灯光和高层建筑都会妨碍我们的视线,所以极光的最佳观测地点是在高纬度地区乡间的空旷地带。在中国,能够有机会一睹极光风采的地方只有北极村。

  北极村是中国黑龙江省漠河县最北的村镇,同时也是中国最北的城镇、距离北极最近的地方。北极光虽然一年四季都有可能出现,但最佳观测时间是在每年冬至前后的夜晚。因为此时漠河常会出现万里晴空的天气,北极与漠河之间没有云层阻隔,便可以看到壮观至极的北极光了。而且此时北极正处在极夜之中,能看到极光的几率也就大大增加。虽然极光白天也会出现,但因白天阳光亮度大,极光亮度小,不易看到。

  最有希望看到北极光的地区,包括阿拉斯加北部、加拿大北部、格陵兰岛大部分、斯堪的纳维亚半岛北部以及俄罗斯北部。在太阳活动活跃、太阳风较强的时候,中国的漠河也有很小的可能性看到极光的尾巴。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图7 阿拉斯加极光序列。拍摄于2013年12月7日阿拉斯加费尔班克斯郊外的埃斯特附近,图中从左到右,跨越了大约30分钟的时间,极光以弧状的形式延伸到100多公里的高度。这一系列图片垂直跨越了150度,覆盖了大约500公里的极光。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap131228.html

  阿拉斯加的费尔班克斯一年之中有超过200天的极光现象,因此被称为“北极光首都”。而冰岛由于整个国家都在极光带上,也是北半球受欢迎的观测极光地点。南极光与北极光是同时变化的(可视为北极光的镜像)。在高纬度的南美洲、澳大利亚、新西兰和南极洲可以看见南极光。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图8 南极光。2015年7月,在地球南极的上空,出现了强烈闪烁的光芒在夜空中翩翩起舞,这并不是烟花,而是令人惊叹的南极光。在地平线周围是南极天文台,而在南极光的另一边则是南银河系的恒星。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap150704.html

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图9 瑞典上空旗帜状的极光。图中的彩色极光像一面50公里高的带状旗帜。这张照片拍摄于瑞典的基律纳上空,其特征是异常笔直的极光幕,绿色极光在地球大气层中较低的地方散发出来,红色极光在高几公里的地方散发出来,图中还出现了极为罕见的紫色极光。图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap150330.html

  9月到次年3月是北极光的最佳观测时间,而3月到9月则可以在南半球继续追光。为了便于追光,提前查看当天的极光指数就显得尤为重要。AuroraService(网址:http://www.aurora-service.eu/aurora-forecast/)是知名度较高的一个极光预测网站,统计数据来源是美国国家航空航天局(NASA),网站每60秒会更新一次数据。网站会给出彼时及前些时候的Kp值,一般而言,当Kp值到达3及以上时,观测者才会有机会在极光带覆盖的区域内用肉眼看见极光。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图10 极光下壮观的赛里雅兰瀑布。2016年4月拍摄于冰岛南部 图片来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap160404.html

  当然了,从AuroraService网站上还可以实时查询太阳风量、“极光卵”覆盖范围、以及未来三天的Kp值预测,方便小伙伴们根据极光强弱调整行程。假如你想了解极光预测范围是30分钟内的,可以查看SWPC.NOAA(网址: http://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-30-minute-forecast),它是美国国家海洋和大气管理局的太空气象预测中心的网站,也几乎是所有极光预测网站的数据来源。如果这些还不够,可以在手机上装个APP(Auroral Forecast),这个APP通过北极圈分布的几个观测站点每一小时更新一次极光的覆盖区域、强度Kp值和持续时间。结合极光带的覆盖范围,很容易就能选出观赏极光的地点。

【星空美图】舞动的精灵——地球的极光②

图11 极光下的冰岛黑沙滩飞机残骸。传说这是一架美国的运输机,因燃油耗尽而迫降于冰岛黑沙滩,但最幸运的是全部机组成员幸存。王征2019年1月摄于冰岛黑沙滩

  结语

  任何形容词在极光面前都会显得黯然失色,极光的特别,在于它美丽的外表,漆黑的寒夜中,斑斓绚丽的极光点亮了人类的瞳孔,改变了人们对天空的认知,带来一场视觉盛宴。而极光的特别,更在于人类对未知的探索,千变万化的极光如灯塔一般,吸引着科学家一步步去探寻真相。

  作者:地面应用系统,系国家重大科技专项中国月球探测工程和中国首次火星探测工程五大系统之一,由中国科学院国家天文台承担,负责月球与火星探测任务科学探测计划制定,有效载荷运行管理,探测数据的接收、处理、解译和管理,按工程管理要求发布数据,组织开展科学数据的应用和研究。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 浙江安吉:暑期乡村文旅热

  • 北京:机器人在公园“上岗”

独家策划

推荐阅读
这不只是一幅地质图,还是一套中国自主的图例标准。
2026-08-07 09:48
最近不少“中国神器”在全球刷屏。这些出圈的国货新品,早已摆脱低端代工、低价走量的旧标签,折射出中国制造的创新迭代与品质跃升。国货新品不断出圈、新产业蓬勃发展的背后,是中国制造的硬核实力。
2026-08-07 09:47
今年7月,国家药监局批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。5月,恒瑞医药与百时美施贵宝达成新药授权合作,确定性付款9.5亿美元……今年以来,我国新药的好消息不断。
2026-08-07 09:47
在数据要素赋能方面,2025年国家数据局发布了100个公共数据“跑起来”示范场景,联合19个部门组织举办2025年“数据要素×”大赛并发布241个典型案例。
2026-08-07 09:46
近日,北京市14家市属公园陆续迎来多款机器人“新员工”,它们在公园“上岗”,承担清洁清扫、智慧巡检、问询导览、水面救援、绿化养护、生态监测等多项任务,将智慧服务融入公共生活。
2026-08-07 03:10
团队攻克了满足多功能、智能化的海缆敷设双通道布缆作业系统设计技术,使作业系统具备高度自动化和智能化水平。
2026-08-06 09:48
近日,云深处自主研发生产的四足机器人完成海关通关后出口瑞士,用于当地厂区安防、地下管网隐患排查等业务场景。“核电安全标准严苛,产品能够在瑞士核电站成功落地,充分印证国产机器人的稳定性和可靠性,我们已达成扩产合作意向。
2026-08-06 09:48
记者6日从中国科学院高能物理所获悉,我国科研人员领衔的北京谱仪Ⅲ实验国际合作组,历经15年实验研究,首次证明一类全新物质形态——胶球的存在。
2026-08-06 09:47
记者5日从中国科学院近代物理研究所获悉,该所科研团队与合作者依托强流重离子加速器装置(HIAF),成功产生并鉴别了稀有原子核铪-153。实验中,团队利用HIAF增强器提供的铋-209束流轰击石墨靶,通过弹核碎裂反应产生放射性核素。
2026-08-06 09:47
记者日前从陆军军医大学新桥医院血液病医学中心获悉,由该中心张曦教授和宋清晓研究员领衔的研究团队,首次揭示了皮肤慢性移植物抗宿主病(cGVHD)“久治难愈”的核心机制,找到了打破纤维化恶性循环的关键“开关”。
2026-08-06 02:30
最初,动画和实拍泾渭分明,然而随着手工转描、仿真合成、运动捕捉这类手段的引入,动画和实拍开始相互渗透。AI对动画与实拍的缝合,会将影像艺术彻底引向“泛动画”的时代。
2026-08-05 09:33
衣服透气不闷汗、个性化定制汽车交付快、人形机器人型号多,商品性能更好、生产效率更高、创新活力更足……近年来,这些生产生活中的变化,折射出纳米制造、柔性制造、共享制造等新趋势。
2026-08-05 09:26
在这样的微观世界里,科学家操控原子和分子,设计制造具有特殊性能的新材料、新器件,这就是纳米制造。目前,纳米制造已经实现在原子分子量级设计新材料,按需定制材料的储能、催化、防腐、导电等特性,突破传统制造的性能天花板。
2026-08-05 09:26
近日,中国农业科学院都市农业研究所联合国内外科研单位,发现了改良生菜体内的营养和风味物质的基因密码。生菜在被人类驯化与改良的漫长过程中,口感和营养发生显著变化,这背后离不开关键基因的“调控”。
2026-08-05 09:24
当地时间3日,在意大利佛罗伦萨举办的第46届国际空间研究委员会(COSPAR)科学大会上,中国气象局王劲松研究员荣获威廉·诺德伯格奖章。王劲松是首位获此殊荣的中国科学家,并同步获得一颗小行星命名。此次获奖表明,我国空间科学与应用领域研究成果获得国际学术界高度认可。
2026-08-05 07:40
石墨烯,单层碳原子排成的蜂窝薄膜,薄到极致。但把它一层层摞起来时,层与层之间如何错位——用专业术语叫作堆垛方式——会彻底改写材料的“脾气”。
2026-08-04 03:05
中国石化重庆川维化工公司5万吨/年特种聚乙烯醇(PVA)树脂装置日前顺利一次开车成功并产出合格产品,首批货品已发往欧洲。至此,川维化工PVA总产能达21万吨/年,跃居全球单一工厂中最大的高端PVA生产基地。
2026-08-04 03:05
菱方堆垛的石墨烯有一个天然“超能力”:电子彼此间的相互作用强,集体表现出超导、磁性等奇特行为。这在物理学上叫“强电子关联”——电子不再是各自乱跑的粒子,而是有着充分沟通的步调一致的集体,像一支训练有素的“乐队”。
2026-08-04 03:05
今年上半年,人工智能领域一系列标志性成果密集落地。在技术、应用、生态、治理的协力牵引下,人工智能产业迸发出前所未有的发展活力,赋能实体经济的成效持续凸显。
2026-08-04 09:31
近日,由人力资源社会保障部、安徽省人民政府共同主办的“创赢未来”创业大赛(以下简称“大赛”)全国赛在安徽合肥圆满收官。在大赛同步举办的创业安徽成果展区,一瓶瓶单原子农药整齐陈列,它们同样是“人工智能+创业”的杰作。
2026-08-04 09:31
加载更多