（星星生活/捷克佳）太阳活动极大期即将来临，2025年前后将是观赏北极光的最佳时间。不要错过！
2024年到目前为止，我们已经看到了一些令人惊叹的北极光。随着极光季节的到来，随着太阳活动极大期的临近，我们无疑会看到更多这种壮观的现象。这是我们关于极光背后科学的指南，以及您可以最好地观赏极光的地方。
2024年5月10日晚上，加拿大和美国各地的人们抬头目睹了20多年来最精彩的北极光之一。报道称，造成这一事件的地磁风暴是自2003年万圣节以来最强的一次，达到G5极强级。
尽管被称为“一生一次”的事件，但在此后的几个月里，北极光已经在我们的天空中多次出现过类似的现象。这是由于当我们接近“太阳活动极大期”时，太阳变得更加活跃。
**什么是极光？
极光是在夜空中闪烁的彩色光。
这些极光时而微弱，时而明亮，似乎在天空中翩翩起舞，如果它们直接掠过头顶，甚至会形成充满活力的“日冕”。极光通常被认为是非常变化无常的，因为它们可能在某一时刻出现在附近并且明亮，但在下一时刻就会消失或隐退到很远的地方。
极光最常见的颜色是绿色。然而，它们也经常以红色、蓝色和紫色的色调出现。在极少数情况下，还会出现粉色、黄色甚至橙色的色调。
【图源：育空旅游、北极光度假村及水疗中心】
这些颜色中的每一种都来自相同的过程。来自太阳的高能粒子（主要是通过太阳风暴云内部到达的电子）冲入地球的大气层。在那里，粒子撞击空气中的氧、氮和其他气体的原子或分子，传递部分能量。然后，这些原子和分子会以彩色闪光的形式释放多余的能量。
极光显示中呈现的确切颜色取决于几个因素。每个大气成分都会发出不同波长的光，而且我们往往会在大气的不同层面找到特定的原子或分子。此外，极光事件的强度也很重要，因为有些颜色需要非常明亮，我们才能注意到它们，而另一些颜色则根本不会出现，除非在最强的事件期间。
绿色极光是由距地面100至300公里的氧分子产生的。然而，在300至400公里的高度，原子氧会发出红光。尽管这种红色可能在我们看到绿色极光的任何时候都出现，但人眼更难以察觉。
在强烈的极光期间，从太空流入的太阳粒子数量的增加导致氧气的绿色和红色变得更加鲜艳。与此同时，大量粒子的涌入导致氮分子也发出自己的光。在较高海拔处，它显示为蓝色，它可以与氧气中更亮的红色结合，形成紫色。随着更多的太阳粒子能够到达大气层深处的氮分子，极光显示的底部也会出现粉红色和深红色的阴影。
【2012年8月31日，北极光的丝带从育空地区怀特霍斯市划过天空。图源：David Cartier Sr/NASA Goddard】
蓝色和紫色极光也归因于高度很高的氢和氦原子，它们在强烈地磁事件期间受到影响。橙色是极光的一种极其不寻常的色调，因为大气中没有任何一种特定成分可以单独产生这种颜色。不过，与氧气中的红色和氮气中的蓝色结合成紫色的方式类似，研究人员发现红色和绿色极光可能结合起来产生黄橙色的光芒。
极光的不同形状及其明显的运动是高层大气中空气运动的结果。高处的空气往往相当稳定，使这些显示器能够形成彩虹色的窗帘，并能持续一段时间。然而，极光伴随着光产生大量的热量。这种热量会对大气产生不稳定的影响，从而导致这些颜色变得更加混合，并使形状在天空中呈现出更加活跃的舞蹈。
**极光来自何方？
每一次北极光的出现，无论其位置、形状、颜色或范围如何，最终都可以追溯到一个原点——太阳。
【太阳活动影响地球的各种方式统称为“太空天气”。巨大的日冕环从太阳的“表面”（左）延伸开来，巨大的日珥也在其表面上形成弧形。中心左侧，太阳耀斑导致巨大的太阳粒子云——日冕物质抛射（中）——被抛离太阳，飞向地球。在地球（右），来自太阳耀斑（红色）的X射线“撞击”行星的电离层，而行星的地磁场（蓝色）使行星周围的太阳风中的大多数粒子发生偏转，而一些粒子则流入地球的电离层。两极的大气层产生极光。（NASA）】
尽管从我们在地球上的有利位置来看，太阳似乎是恒定不变的，但它确实是一颗活跃的恒星。即使在最安静的时期，高能粒子也会不断地从太阳大气层流入太空。我们将这种气流称为太阳风，就像地球上的风一样，有时它吹得很慢、很平静，而有时却刮得更大。在太阳最活跃的时期，它会产生强烈的太阳耀斑和太阳物质向太空的巨大喷发，称为日冕物质抛射（CME，coronal mass ejections）。
这些不同的现象统称为“太空天气”（space weather），太空天气的各个方面对地球都有其特定的影响。
【地球-地磁场-太阳-粒子捕获-极光。在这个模拟中，地球的地磁场（蓝线）捕获太阳粒子（白色），将它们引导到地球的两极，在那里它们产生极光。（NASA）】
当太阳风流过我们时，地球的地磁场捕获了太阳风中的一些粒子，并将它们向下输送到北极和南极附近的高层大气中。在“正常”条件下，这会导致极光往往局限于地球最北端和最南端的地区。
在太阳最活跃的时期，我们会遇到更快的太阳风流动。它们起源于日冕洞——太阳大气层（日冕）的巨大区域，由于太阳磁场的排列而暴露在太空中。
【这张太阳图像由美国宇航局太阳动力学观测站（NASA SDO）于2023年12月2日在极紫外光下拍摄，显示了一个巨大的黑暗日冕洞，太阳磁场中的间隙将太阳的大气层暴露在太空中。（NASA SDO）】
当地球穿过正常太阳风流让位于这些高速流之一的边界时，我们可能会遇到高能粒子的聚集。随着更多的粒子被地球磁场捕获，这通常会导致更强的极光。
当日冕物质抛射（CME或“太阳风暴”）席卷地球时，我们可以看到更强烈的影响。
即使是相当小的日冕物质抛射到达这里时也会引发极光活动的短暂上升。然而，当你提高经过的日冕物质抛射的密度、速度和能量时，看到非常强烈的北极光（在它们通常出现的地方以南很远的地方）的机会就会显着增加。
【2012年8月31日，一次巨大的日冕物质抛射(CME)从太阳爆发，NASA SDO详细捕捉到了这一过程。图像中添加了地球图形，以正确缩放这次怪物喷发的比例。（NASA/Goddard Space Flight Center）】
只需增加这三个因素之一（例如密度）就可以产生非常难忘的极光事件。不过，如果在强大的X级太阳耀斑之后爆发特别密集的日冕物质抛射，云中的粒子将从耀斑中吸收大量能量。在这种情况下，我们可以看到比几十年来所目睹的更好的北极光。
现在，如果这场密集、高能的太阳风暴也用不到一天的时间穿越太阳和地球之间的距离，而这种旅行通常需要2-3天的时间，那么我们可能会遇到一些麻烦。除了地球上几乎所有地方（甚至在赤道附近）都可以看到极其明亮的极光之外，如此多的极其高能的太阳粒子同时快速涌入，还会对地球磁场造成强烈冲击。
由此产生的扰动被称为地磁风暴，有可能与1859年卡林顿事件或1921年纽约铁路风暴相媲美——历史上最臭名昭著的两个太阳事件。每一次，地球磁场的波动都会在当时存在的电报和电网中感应出强电流。操作员的设备遭受电击，有时线路起火。如果现在发生类似的事情，可能会导致全球范围内严重停电。
**哪里可以看到太阳活动极大期的极光？
即使在2024年迄今为止我们目睹了令人惊叹的现象之后，太阳活动仍在继续增加。它甚至大大超过了科学家最初对这个周期的预测。
【当前的第25太阳周期的进展（最右侧）与之前的三个周期进行了对比。红色曲线代表了该周期最初的预测强度，而黑色线则代表了实际的太阳黑子数量（衡量周期活动的指标），涵盖了截至2024年8月的情况。（来源：NOAA SWPC）】
基于此，可以合理地假设，从现在到2026年初，北极光将会呈现出更加精彩的表演。
如果我们提前计划，就有办法充分利用即将到来的极光观赏机会。
首先，可以关注NRCan的加拿大太空天气预报中心或NOAA的太空天气预报中心等机构以及The Weather Network等新闻来源的太空天气预报，以了解预报中何时会出现重大地磁风暴。观察者应该尽可能远离城市光污染。
有一系列应用可以显示极光活动并提醒你附近可能出现极光的时间：
-SpaceWeatherLive
-Aurora Alerts
-Northern Lights Forecast
-My Aurora Forecast & Alerts
在加拿大，你也可以在Astronomy North和Aurora Watch等网站上找到北极光预报。
AuroraMAX还会在X和Facebook上发布警报。
【这张地图显示了在不同条件下北极光通常可以观测到的最南边界。行星K指数（Kp）小于5表示‘亚暴’水平，此时极光通常局限于加拿大北部地区。图中每条彩色线代表地磁风暴等级的上升，Kp 5相当于G1级（轻微）地磁风暴，Kp 9则对应G5级（极强）地磁风暴。（来源：The Weather Network）】
按照NOAA的等级划分，地磁风暴分为5级（G1微弱，G2中等，G3强烈，G4剧烈及G5极强）。
即使头顶天空漆黑，看到极光也常常很困难。然而，光污染会影响我们的眼睛适应黑暗的能力。这削弱了我们看到极光等微弱光源的能力。在大城市及其周边地区或被多个城市中心包围时尤其如此，这在加拿大南部地区很常见。
前往乡村地区，或者寻找附近的“黑暗天空”地点，可以极大地提高您的观看潜力。到达那里后，限制接触光线将使您的眼睛更好地适应黑暗。让路灯和汽车灯远离您的直接视线，并尽可能降低智能手机屏幕的亮度（如果您可能需要的话）。
有些极光会非常明亮，色彩鲜艳，肉眼清晰可见。然而，情况并非总是如此。由于人眼在黑暗中不能很好地接收颜色，因此您可能会看到头顶上极光的形状，但颜色可能会非常不同。这就是您的智能手机可以提供帮助的地方。相机的夜视或夜间模式功能将拍摄长时间曝光的图像，揭示更多您的眼睛错过的颜色。
**观赏极光目的地
那些有兴趣去更远的地方观看极光、到可以更一致地出现的地方的人可以考虑向北行驶。
特别是育空地区的怀特霍斯，可以看到一些壮观的北极光。育空旅游局称，北极光已成为游览怀特霍斯及周边社区最受欢迎的理由之一。
对于在加拿大南部地区也可以看到的特殊事件，以及在极光仅限于北部的安静时期，情况也是如此。此外，较长的夜晚（可持续13至15小时）提供了更好的机会看到它们。
浏览美国宇航局Suomi NPP卫星的夜间图像显示，2024年1月初到4月底之间，近一半的夜晚至少会短暂出现极光在育空地区南部或中部的上空。其中相当多的显示器非常明亮且受欢迎。八月份极光季节再次开始时，观测次数再次回升，也显示出类似的趋势，进入九月份极光之夜明显增加。
