極光是怎么形成的?
最近,在黑龍江、內蒙古、新疆等地,有時可以見到壯麗的極光——夜幕降臨,天空逐漸被淡淡的極光點亮,隨著時間推移,光斑和柱狀結構愈發明顯,形成一道道光柱,從天際延伸至地平線,絢麗多彩。
極光的產生與地磁暴現象有關。太陽風與地球磁場相互作用,有時會引發地磁暴。地磁暴是一種強烈的地球磁場擾動現象。在地磁暴發生過程中,來自太陽的帶電粒子與地球大氣中的分子或原子發生碰撞,大氣分子或原子被激發至高能態。高能態是分子或原子獲得額外能量后的狀態,它們在這個狀態下不太穩定,需要釋放能量回落到更穩定的低能態,在這一過程中會產生可見光。由于以上過程主要發生在地球兩極地區,所以產生的可見光被稱為極光。
來自太陽的帶電粒子的能量、地球大氣密度、大氣中分子或原子(主要是氮和氧)的分布特性決定了極光的顏色。例如,地球大氣中氮和氧的分布和密度會隨著距離地面高度變化而改變,導致不同高度處被激發的主要大氣成分存在差異,進而產生不同顏色的極光。通常情況下,距離地面200公里以上的極光以紅色為主,100到200公里間的極光以綠色為主,100公里以下則是藍色、紫色或多種顏色混合的極光,最終呈現五彩斑斕的壯美畫面。
太陽活動存在一個時長約11年的周期,一般表現為低谷期、上升期、高峰期和下降期。目前太陽活動正進入高峰期,活動相當頻繁,太陽磁場更加復雜,能量釋放也愈發劇烈。在高峰期,太陽表面的黑子數量顯著增加,伴隨著頻繁的太陽耀斑和日冕物質拋射,地磁暴仍存在爆發的可能性,極光也會隨之而來。
地磁暴現象發生時,由于大氣密度增加所產生的拖曳作用,可能會對低軌航天器制造一定的飛行阻力,使其軌道出現明顯衰減,因此需要加強對其軌道的監測并根據需要進行軌道調控。另外,信鴿等依賴地磁感應導航的動物,也可能會受到地磁暴干擾。
對普通人而言,地磁暴的影響非常微弱,可以忽略不計,不會影響身體健康,因此不必驚慌或者采取特殊防護措施。想要“追光”的公眾,可以密切關注相關預報信息,選擇高緯度、開闊且光污染較少的地區觀賞。
(作者為國家衛星氣象中心(國家空間天氣監測預警中心)高級工程師,本報記者李紅梅采訪整理)
《 人民日報 》( 2024年10月10日 13 版)
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