为何大多是红色？近期还会有吗？对方方面面有什么影响？

近日，我国多地出现极光现象。12月1日，漠河和佳木斯等地再次观测到红色极光，甚至北京怀柔也有摄影爱好者拍到了红白双色的极光。

另据中国气象局国家空间天气监测预警中心消息，12月1日20时到23时发生大地磁暴，我国多地出现极光活动，风云三号D星在太空清晰捕捉到此次极光活动的发生范围，优异的大气能见度使得远在北京的人们也能拍到极光。

那么，地磁暴是什么？为何会产生极光？它们之间有什么关系？未来还会出现极光吗？

◆见到极光

北京也有人拍到了极光

我国地磁纬度较低，即便是较强的地磁活动发生时，也很难发生明显的极光现象。

不过，极光发生的高度往往在100公里甚至是三四百公里的高空，如此高的高度，足以跨过上千公里的地平线，当遇到合适的条件时，也可能在我国极北地区（比如新疆、黑龙江的最北端地区）见到极光。更令人兴奋的是，这次较之纬度更低的北京也有人拍到了极光。

我国看到的极光大多是红色

《中国国家地理》杂志绘制的人类观测极光示意图显示：在300公里以上，极光以浅红色为主；200～300公里以深红色为主；100～200公里以绿色为主；100公里以下则是蓝色、紫色或多种颜色混合的颜色。

因为地表有一定弧度，地球本身会遮挡一部分远方的物体。如果观测点离极光太远，就只能看到高度更高的红色极光了。

因此，在中国看到的极光大都是红色，而在北极圈内看到的多是绿色。

◆为您释疑

地磁暴是什么

地磁暴是一种典型的太阳爆发活动。当太阳爆发时，会发生日冕物质抛射，一次抛射能将数以亿吨计的太阳物质以数百到数千米每秒的高速抛离太阳表面。这些物质中不光包括巨大质量与速度汇聚成的动能，还携带着太阳强大的磁场能。它们一旦命中地球，就会引发地磁场方向与大小的变化，即地磁暴。

地磁暴的强度用Kp值衡量，Kp值越大对应的地磁暴越强。据国家空间天气监测预警中心发布的资料，北京时间12月1日17时到2日8时，受太阳日冕物质抛射（CME）爆发影响，地球出现3小时Kp为7的大地磁暴，3小时Kp为6的中等地磁暴，以及9小时小地磁暴。

地磁暴从G1到G5，由弱到最强分为5级。这次的G3级地磁暴是一次中等偏强级别的地磁暴，这样的地磁暴每年出现天数为几十天。而太阳耀斑由弱到强也分为5级——R1到R5，引发此次地磁暴的耀斑是中等强度耀斑。

为何会产生极光

极光，实际上只是地磁暴的“副产物”，当日冕物质携带着太阳的能量与地球相遇后，其中一部分会随着地球磁场进入两极，并与距离地面100公里到400公里高的大气层发生撞击，撞击的过程伴随着能量交换，这些能量在被大气原子与分子的核外电子吸收之后，又快速得到释放，释放的结果就是产生发光。绿色与红色极光便是来自氧原子，紫色与蓝色极光则往往来自氮原子。

极光的出现与太阳活动密不可分，本次上热搜的极光也是如此。美国空间天气预报中心12月1日晚观测到G3级地磁暴。这次地磁暴主要由一次M9.9（R2中度）耀斑相关的日冕物质抛射（CME）引起。地磁暴偏向东半球，最强中心位于西伯利亚上空，因此在我国高纬度地区可以观测到极光现象。

为何在北京也能看到极光

极光主要出现在高纬度地区，但中低纬度地区也会出现极光，只是频率比较低。通常情况下，北京所在的北纬40°左右地区每年可能有几天到几十天能观测到极光。

不过，这只是一个大致的估计，具体数字可能因地理位置、气候条件和太阳活动的变化而有所不同。

极光甚至会在赤道附近的低纬度地区出现，这种现象被称为“极光暴”。这种情况虽然较为罕见，但一些赤道附近的国家和地区确实曾记录到这种现象。这通常发生在太阳活动特别强烈的时候，太阳风的能量能够越过赤道附近的磁场边界，使得极光可见性扩展到低纬度地区。

◆双面影响

对卫星、航天器、电网等都可能有影响

地磁暴发生时，这种剧烈扰动会对卫星、航天器、电网等造成影响。例如，当地球磁场出现扰动时，磁场方向和大小的改变会影响卫星工作，使通信卫星无法正常通信，气象卫星、军事卫星也难以监测地球。

地球磁场的剧烈变化还会导致空间电场的变化，产生异常电压，在长距离的导电管网上这种电压可达上万伏特。这易影响相关设备的使用寿命，极端情况下会使其烧毁而造成永久损坏。

北京天文馆研究员朱进表示，地磁暴对人体的影响是很小的，可以忽略不计，但会对短波通信等产生影响，不过持续的时间也不会太长。此外，地磁暴可能对空间站产生影响，空间站可能因大气拖拽造成轨道高度下降，卫星导航设备误差也可能增大，航空飞行也面临通信环境变差和跨极区辐射的双重风险。

有过卫星出故障、电网瘫痪的先例

2022年1月下旬，SpaceX用猎鹰9号火箭发射了50颗星链卫星。当时，美国空间天气预报中心发布了中等太阳风警报，而SpaceX通过高层大气模型预测太空环境是安全的。但是当火箭在217英里（350公里）释放荷载时，其中38颗卫星出现故障，未能爬升到位于340英里（550公里）处的运行轨道，随后快速坠入大气层。

2023年3月24日发生了强度较大的G4级地磁暴，当时在美国南至新墨西哥州（约北纬34°）都可以看见极光，迫使航天公司火箭实验室将发射时间推迟了90分钟。

1989年3月的强太阳活动就导致全球卫星和无线电通信信号受到干扰，加拿大魁北克省的供电网络瘫痪、依靠地磁导航的候鸟迁徙受到严重影响。

绚烂极光对人们是美好的意外收获

太阳风暴虽然会影响无线电通信和导航系统，但其带来的绚烂极光对人们来说无疑是美好的意外收获。

美国阿拉斯加的费尔班克斯，因为一年中200多天会出现极光现象，被称为“北极光首都”。而冰岛由于整个国家都在极光带上，成为北半球最受欢迎的极光观测地点之一。

◆提前应对

今明两天或出现小到中等地磁暴

中国气象局国家空间天气监测预警中心3日上午发布消息说，预计未来三天，4日至5日可能出现小到中等地磁暴，其余时间地磁活动平静到活跃。

此前，国家空间天气监测预警中心也发布过预报，即11月30日、12月1日、12月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。在此影响下，空间站可能因大气拖拽造成轨道高度下降，卫星导航设备误差增大，航空飞行面临通讯环境变差和跨极区辐射的双重风险。

未来数月到一两年，太阳活动还将处于高峰阶段，因此我们还会看到绚丽的极光。在欣赏美丽极光的同时，我们更要密切关注未来的太阳活动，做好空间天气预测与预警，并及时应对。

（信息来源：新华社，新华社、央视新闻、中国科学报微信公众号）

上图：实拍极光（大兴安岭阿木尔林业局涂尚睿摄）。

据新华社微信公众号

左图：11月10日，中国极地研究中心副研究员李斌在挪威新奥勒松的北极黄河站外拍摄极光。