追逐极光:跨越时空的绚丽邂逅

嘉慧浏览趣事 2024-12-30 02:28:17

极光究竟是如何诞生的?它又与地球磁场以及太阳活动存在着怎样千丝万缕的联系呢?为何在浩瀚苍穹之中会惊现这如梦如幻的极光奇景?

极光诞生的神秘缘由

极光现身的必备条件有三:一是太阳爆发物质,为极光登场提供雄厚的能量根基。

二是爆发物质精准地朝着地球所在方位奔涌而来。

三是地球磁场巧妙 “牵线搭桥”,促使双方在极区附近激情碰撞,三者合一,方能铸就这绚烂至极的极光奇观。

对于地球而言,极光宛如太阳跨越1亿5千万公里的浩瀚星际送来的深情问候;反过来讲,极光于太阳而言,不过是其外在的一种表象,透过这奇幻的极光现象,我们仿若能够洞悉太阳的 “心情”,就如同端详它今日为地球精心描绘的是何种 “眼影”,涂抹的是怎样色彩的 “地磁暴腮红”。

邂逅极光的关键要素

若想亲眼目睹极光的绝美风姿,地理位置与天气状况堪称两大核心要素。前者决定了是否有太阳能量如甘霖般倾洒至这片区域,后者则关乎地球的 “脸色”,是否愿意成人之美,让我们有幸得见在高空中盛大上演的极光秀。

以北半球为例,往昔我们普遍认为,极光频繁现身的区域集中在北纬65至75度的地带,此地通常被称作极光带。然而这一区域并非亘古不变,随着太阳爆发活动的强弱起伏会出现挪移。太阳爆发越是猛烈,地球所接收的能量便越是汹涌澎湃,与地球大气粒子碰撞的数量自然水涨船高,能够观赏到极光的区域也就越发广阔,其边界甚至会大幅南移。不过今时今日,情况已有所不同。

科学家惊喜发现,原本位于加拿大境内的北半球磁场磁极正以每年约60公里的速度朝着我国方向稳步挺进。加之今年正值太阳活动的高峰年,太阳频繁爆发,自2023年至今我国境内已先后数十次惊现极光,这一现象大大超乎了人们往昔的预期。

至于天气因素,由于极光在距离地面100至400公里左右的高空翩翩起舞,而云层大多飘浮在几百米至几千米的高度区间,它们仿若一层轻纱,横亘在极光与地面观察者之间,将那璀璨的极光悄然遮蔽。观赏极光务必选择晴朗无云的天气,倘若没有月亮高悬夜空,那就更是锦上添花。

先来看看我国黑龙江省大兴安岭地区的漠河市,其纬度大约在北纬53度,堪称我国版图的最北端点。据相关统计数据显示,漠河迎来极光的次数在全国独占鳌头。不仅如此,这里交通网络四通八达,飞机、火车往来便捷,旅游住宿配套设施完备成熟,无疑是游客们奔赴极光之约的绝佳去处。

当然也不能盲目傻等,需提前关注气象部门发布的极光预报,再精心规划行程,方能事半功倍。其次,像新疆、内蒙古等几个地处北方的地区,同样也是观赏极光的上佳候选地。只不过,因其地理纬度相较漠河更为靠南,若要观赏到同等绚丽程度的极光,就对太阳的 “表现” 提出了更高要求,期盼它能爆发出足够强大的能量。

太阳系中的极光盛宴

而在地球之外,木星堪称观赏极光的不二之选。木星作为太阳系中的巨无霸行星,直径逼近15万公里,气势磅礴。其大气层稠密厚重,拥有与太阳亲密互动的雄厚物质基础。极光诞生的关键条件之一便是与大气发生亲密接触,实现能量的顺畅传导与华丽放光,正因如此,木星上的极光往往格外醒目,规模宏大,令人叹为观止,是天文爱好者们梦寐以求的观测圣地。

反观距离我们更近的火星,尽管也曾出现过极光现象,但其磁场微弱如丝,大气稀薄似雾,致使极光现象宛如昙花一现,极为黯淡模糊,以往人们也仅在非可见光的紫外线波段捕捉到过其踪迹。

“极光大年” 这个词汇着实精妙绝伦,生动形象,老百姓一听便能心领神会,仿佛极光在这一年里迎来了大丰收。地球上极光活动的频率与强度主要取决于太阳爆发活动的活跃度。

通常情况下,太阳黑子数量越多,爆发活动便越频繁,我们便称此时为太阳活动的高峰期。就如2024年,恰恰正值这样一个黄金时段,由于极光的现身时段与太阳活动的周期紧密相连,如同榫卯契合,那么究竟什么是太阳活动周期呢?

不妨将其想象成太阳 “上班打卡” 的独特节奏,这份工作着实不易,忙碌之时全年无休,一干就是好些年;闲暇之际却又优哉游哉,天天 “划水摸鱼”。从长远来看,这一节奏以11年为周期循环往复,周而复始。就拿今年来说,太阳仿若一位敬业楷模,全年无休,天天准时 “打卡上班”,黑子还时不时来一场盛大爆发,为我们送来源源不断的极光盛宴,可以说它的 “考勤表” 满满当当,论起KPI,那必须是一骑绝尘。

回首2019年,正值第24太阳活动周的最低谷,太阳仿佛一位慵懒的睡神,全年竟有281天未现一个黑子,换而言之,它这一年仅仅 “出勤” 84天,而且工作状态萎靡不振。若要再度迎来极光大年,地球唯有静静等候,预估要到2035年之后方能如愿以偿。

极光色彩的密码解析

我们知晓,极光常见的颜色有红、绿、蓝等缤纷色彩,这是由与太阳高能粒子激烈碰撞的地球大气粒子种类所决定的。比如在我国境内,现身的极光大多呈红色,在距离地面400至200公里的这片空域,与太阳高能带电粒子热情相拥的主要是氧原子,碰撞过程中,氧原子贪婪地吸收能量。但需注意,这份能量源自太阳,并非氧原子的 “本土特产”,因而它很快便将吸收的能量如数奉还,伴随着能量的释放,红色光芒应运而生。

这是由于氧原子核外电子结构独具特色,所释放能量的大小恒定不变,恰好能够孕育出红色的光。而在国外,诸如冰岛、芬兰或是俄罗斯的北部地区,此地现身的极光往往绿色居多。缘由在于,在距离地面200至100公里左右的高度,太阳粒子率先与氮分子激情碰撞,经氮分子一番 “转手”,再将部分能量传递至氧原子,此时核外电子跃迁,发射出波长为557.7纳米的绿光。

为何国内常见红色极光,国外却以绿色居多呢?原因其实颇为简单,主要是因为不同颜色的极光在大气层中所处高度各异,自上而下有序分布,位于最顶端的是红色极光,下方依次为绿色、蓝紫色极光。我们在国内望见的红色极光,实际上并非源自本土上空,而是从侧面捕捉到的北方几百公里乃至上千公里之外高空中的极光倩影。由于绿色极光所处高度较低,被地平线无情遮挡,因而映入我们眼帘的大多是红色极光。而在纬度较高的地区,极光仿若璀璨星河,从观察者的正上方垂直倾泻而下,恰似站在瀑布正下方,仰头眺望,水流垂直坠落,此时映入眼帘的便是下方明亮夺目的绿色极光。加之人类的眼睛对绿光波长更为敏感,所以在高纬度地区,绿色极光成为视觉主角。

【文本来源@科普中国的视频内容】

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