如今想要观赏极光,不必远赴北极圈——近年来在我国北方多地,甚至北京上空,都频繁上演着绚丽的光影秀。这一现象不禁让人好奇:为何纪录片中的北极光多为绿色,而国内观测到的却以红色为主?要解开这个谜题,还得从极光的形成机制说起。
极光的诞生源自太阳、地球磁场与大气层的三重奏。太阳持续喷发的带电粒子流抵达地球后,受磁场引导向两极汇聚。这些高速粒子撞击高层大气中的氧、氮等原子,使其电离并释放能量,形成斑斓的光带。这幕自然的宇宙灯光秀,其色彩差异取决于被撞击原子的种类与高度。
红色与绿色极光其实都源于氧原子的激发,但呈现不同颜色的关键却在于空气密度。在海拔200公里以上的稀薄大气层,受激氧原子会发射出630纳米波长的红光;而在100公里左右的低空,密集的氧原子则产生557.7纳米的绿光。由于地球表面呈弧形,中纬度观测者往往只能看到高空的红色部分,绿色光带通常隐没在地平线之下。这种地理限制,恰好解释了为何我国观测到的极光多以红色为主。
近年来极光观测范围的显著扩张,与太阳活动周期密切相关。太阳活动每11年进入高峰期间,太阳风强度剧增,极光带随之向低纬度延伸。2024年进入第25个太阳活动周期后,极光现身中纬度地区的频率大幅上升。去年12月,北京怀柔首次记录到极光影像;2024年间,张家口、西安乃至新疆阿勒泰等地均出现极光,漠河等传统观测地更呈现常态化现象。不过在我国观测极光需要更严苛的条件——地磁活跃度指数需达到7以上,而加拿大等高纬度地区KP值达到2即可观测。
除了极光,流星与彗星同样吸引着天文爱好者的目光。流星本质是宇宙尘埃闯入地球大气层时,因剧烈摩擦燃烧产生的光迹。当大量流星从同一方向袭来时,便形成流星雨。这种现象与特定星座的辐射点位置相关,例如著名的英仙座流星雨。
彗星的神秘长尾则源自太阳的“塑造”。这些由冰、尘埃和碎石组成的“脏雪球”,在靠近太阳时内部冰层升华成气体,携带尘埃被太阳风吹拂形成尾巴。彗星的命运充满变数:部分在接近太阳时解体消散,如2024年1月被紫金山天文台发现的“紫金山-阿特拉斯”彗星却打破预期。这颗彗星从去年9月起持续一个月现身黎明前的东方天空,10月转为昏星后在西方天空再现,最终于10月末淡出肉眼视野,为观测者留下深刻印象。
