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新京報 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)公眾關注。極光往往伴隨地磁暴同時出現(xiàn)。

中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預警中心表示，11月12日8時開始，到11月13日11時，地球持續(xù)處在磁暴狀態(tài)中，其中6小時特大地磁暴，9小時大地磁暴。此前，該中心表示，預計13日-15日，我國仍有出現(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，使用相機或手機進行拍攝。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。

地磁暴是如何帶來極光的？為何極光有的是綠色，有的是粉紅色？對此，新京報記者采訪了中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣全國重點實驗室研究員苗娟、副研究員李志濤。據(jù)介紹，隨著地磁緯度的變化，未來數(shù)十年，中國地區(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。

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

預計從明年開始，太陽活動會減弱

新京報：預計此次太陽活躍期會持續(xù)多久？活躍期何時會減弱？

苗娟：太陽活動遵循11年的周期，太陽活動從最低點上升到最高點，再下降到最低點，就是一個活動周期。其中有3年左右的活躍期，峰年就是太陽活動最大的那一年，高年是一段時間。

從2023年年底開始，太陽表面的太陽黑子就比較多了。去年，太陽活動頻繁爆發(fā)，5月和10月都發(fā)生了很強的太陽爆發(fā)活動。對于太陽第25個活躍周期來說，去年是峰年，今年太陽活動稍微減弱，但仍然屬于高年階段，所以還會有大的爆發(fā)活動。但預計從明年開始，太陽活動就會慢慢減弱，到2030年左右，就會進入太陽活動最低點的階段。

近期發(fā)生特大地磁暴，非常罕見

新京報：太陽活躍期會發(fā)生什么？太陽活動是如何引發(fā)地磁暴的？此次地磁暴強度如何？

苗娟：太陽活躍期會發(fā)生太陽爆發(fā)活動，以不同的形式體現(xiàn)，一種是太陽輻射增強，即耀斑；另一種形式是對外噴射一些大團物質(zhì)，即日冕物質(zhì)拋射，這種物質(zhì)攜帶著磁場并裹卷著粒子，1-4天就會到達地球，它的磁場和地球磁場相互作用，引起地球磁場的變化。地磁暴就是地球磁場異常變化的一種表征。

11月12日8點，地球磁場開始產(chǎn)生強烈的擾動，發(fā)生特大地磁暴，達到了紅色空間環(huán)境災害性事件預警中的地磁暴紅色警報級別。災害性事件是指一旦發(fā)生，會對我們?nèi)祟惢顒雍图夹g系統(tǒng)產(chǎn)生影響的劇烈空間環(huán)境擾動。而特大地磁暴的發(fā)生，會對軌道和電離層造成影響，從而對航天器和通信導航造成影響。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)生的就是最高等級的特大地磁暴。

李志濤：地磁擾動有很多指數(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6、7、8、9，能量呈指數(shù)增加。Kp=6的能量相當于Kp=5的10倍，所以此次Kp=9的特大地磁暴能量是很強的。2024年5月和10月分別發(fā)生了一次，這樣的事件是很罕見的。未來幾年，隨著太陽活動的逐漸下降，特大地磁暴的發(fā)生概率會逐漸降低。

地磁暴會影響通信和導航

新京報：此次地磁暴事件的源頭來自太陽活動區(qū)AR4274，這一活動區(qū)有何特點？

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

這個活動區(qū)已在日面上存在了較長時間，最早的10月10日，活動區(qū)開始在太陽表面浮現(xiàn)，當時編號為AR4246，也有小的爆發(fā)。隨著太陽自轉(zhuǎn)，10月18日轉(zhuǎn)到了太陽背面，在11月3日前后，當該活動區(qū)再次轉(zhuǎn)入日面（新編號AR4274），面積更大，磁場結(jié)構(gòu)更加復雜，這種復雜的磁場就如同壓縮和扭曲的彈簧一樣，越復雜，儲存的能量越多，爆發(fā)的話釋放的物質(zhì)也多。目前，活動區(qū)AR4274已位于日面西側(cè)，面積為1100個太陽面積單位，能量已基本釋放。

李志濤：太陽活動區(qū)AR4274的磁場傾角異于常規(guī)活動區(qū)，結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，儲存能量很強，容易爆發(fā)。在太陽自轉(zhuǎn)的27天中，它的面積不斷增大，在太陽背面也在不斷爆發(fā)，噴射物質(zhì)可能會到達金星等其他行星，但對地球沒有影響。當它轉(zhuǎn)入太陽正面時，爆發(fā)時噴射的物質(zhì)就會到達地球，其爆發(fā)對地球就有影響了。

新京報：災害性空間天氣會帶來哪些危害？

苗娟：地磁暴過程會影響熱層大氣密度，導致低軌衛(wèi)星拖曳增加，軌道會下降得更快。另外，磁暴期間會導致電離層暴，會影響衛(wèi)星的通信和導航。因為電子密度增加以后，會影響通信質(zhì)量，導致衛(wèi)星導航精度下降。電離層暴是一個區(qū)域性的，所以各個區(qū)域受到的影響不同。

紅色極光比綠色罕見

新京報：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。從太陽日面噴發(fā)物質(zhì)主要是等離子體云，沖進地球磁場。地球磁層在南北兩極地區(qū)上空有個漏斗區(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，帶電粒子對大氣中的氧原子、氮原子等進行沖擊，激發(fā)這些原子能級躍遷，就會產(chǎn)生不同顏色的光。

主要顏色常見的是綠色，還有紅色、藍色、粉色、紫色等，甚至混合色。

新京報：為何感覺在我國觀測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，小磁暴發(fā)生時，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)就會到達上述地區(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，所以大家會看到綠色的極光。最近這兩年是太陽活動的高年，地磁暴的等級比較強，特大磁暴發(fā)生時，物質(zhì)的能量強、速度比較快，沖擊氧原子、氮原子時能力躍遷更猛，所以發(fā)出的光是紅色的。高度一般在200公里以上，可達400公里高空，更容易被看到。

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

地磁緯度變化，中國中緯度城市

看到極光將更常見

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

李志濤：地理緯度不會變，但是地磁緯度會慢慢變化。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，會導致中國地區(qū)的地磁緯度越來越高，這樣更容易看到極光。

未來三四十年，我國比美國還容易看到極光。即便不發(fā)生大的地磁暴，在我國北緯40度-50度的中緯度地區(qū)也有可能看到極光，對于愛好者來說，能觀測到極光的幾率會增加。

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，還無法觀測到極光。下一個太陽活躍期預計在2036年-2037年，屆時，不僅在漠河，中國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更加常見。

新京報：子午工程二期已通過國家驗收，在此次監(jiān)測和預報活動中，它發(fā)揮了什么作用？

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

來源：新京報

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