中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心5月9日發(fā)布預(yù)報(bào):受到多個(gè)日冕物質(zhì)拋射過程的影響,5月10日、11日可能出現(xiàn)地磁活動(dòng),其中5月11日可能發(fā)生中等以上地磁暴,預(yù)計(jì)地磁活動(dòng)將持續(xù)到11日甚至12日。
SOHO衛(wèi)星攜帶的日冕儀拍攝到日冕物質(zhì)拋射過程
5月9日美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)給出了地磁暴預(yù)報(bào)為G5——最高等級——這是自2003年10月以來的第一次。北京時(shí)間5月11日02時(shí)到5月12日02時(shí),出現(xiàn)了罕見的持續(xù)24小時(shí)Kp指數(shù)維持在8~9的情況(Kp值是即地球磁場指數(shù),數(shù)值越大表示地磁活動(dòng)越強(qiáng))。另據(jù)國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心消息,11日Ap指數(shù)達(dá)到273,為1960年以來最大值!
伴隨罕見超強(qiáng)地磁暴而來的是罕見的極光盛宴。北京時(shí)間11日凌晨,地磁活動(dòng)比預(yù)報(bào)提前到來,在新疆北部、內(nèi)蒙古東北部、甘肅等地追極光的“早鳥”們喜出望外。天亮?xí)r,很多人被朋友圈和好友群中粉紅色的極光給“炸”醒。臨近中午,歐洲人民迎接這場極光盛宴的第一個(gè)高峰。北至瑞典,南至意大利,大量目擊報(bào)告不斷涌現(xiàn)。紅色、綠色、藍(lán)色、白色,大家被各種顏色極光給征服了。
蘇格蘭的極光
意大利的極光
英國倫敦的極光
美國西雅圖的極光
某手機(jī)APP中歐洲目擊極光的報(bào)告
到了北京時(shí)間11日下午,美洲人民陷入狂歡。我們驚奇地發(fā)現(xiàn),加入派對的不僅有“見怪不怪”的加拿大、美國阿拉斯加人民,還有美國緬因州、伊利諾伊州、華盛頓州這些中緯度地區(qū),甚至連更南的加利福尼亞州北部、得克薩斯州北部、佛羅里達(dá)州北部也有目擊。而在另一端,位于南半球的智利、阿根廷、澳大利亞、新西蘭也欣賞到了南極光。分別位于北緯20°和南緯20°的古巴和納米比亞成為最低緯度的觀測報(bào)告,那里通過照相方式發(fā)現(xiàn)疑似極光的現(xiàn)象。
中國威海的極光
11日晚間,地磁暴依舊維持在G4、G5(Kp>8)的水平,中國有幸享受了連續(xù)第二次極光晚宴。不僅在北方滿洲里、阿勒泰等地欣賞到漂亮的紅色極光、穩(wěn)定極光紅弧(SAR)、柱狀極光等,處于更低緯度的北京、敦煌、大連、威海甚至阿里都目擊了紅色極光。無數(shù)網(wǎng)友通過多家機(jī)構(gòu)和自媒體的直播共同圍觀了這難得一見的天象。很多人表示自己的朋友圈被粉紅色極光占領(lǐng)了。在愛好者圈子里還流傳著這樣一個(gè)有趣的表情:
新疆阿勒泰地區(qū)極光(攝影:子夢)
極光常出現(xiàn)于高磁緯地區(qū)上空。來自地球磁層和太陽的高能帶電粒子流(太陽風(fēng))使高層大氣分子或原子激發(fā)(或電離)而產(chǎn)生。因此,產(chǎn)生極光的三大基礎(chǔ)條件:大氣、磁場、高能帶電粒子缺一不好。而高能帶電粒子主要來自爆發(fā)的太陽風(fēng),即日冕物質(zhì)拋射(CME)。自5月1日以來,太陽表面的太陽黑子群數(shù)量增多,太陽活動(dòng)頻繁,尤以編號為3663和3664兩個(gè)活動(dòng)區(qū),連續(xù)爆發(fā)十余次X級耀斑和多次日冕物質(zhì)拋射。3664活動(dòng)區(qū)更是以超17個(gè)地球直徑的寬度和4天內(nèi)7次X級耀斑的爆發(fā)密度刷新了本次太陽活動(dòng)周新紀(jì)錄,在歷史上也并不多見。5月9日的連續(xù)爆發(fā)令太陽高能帶電粒子產(chǎn)生疊加,呈現(xiàn)“后浪推前浪”的現(xiàn)象,這是誘發(fā)本輪超強(qiáng)地磁暴的始作俑者。
之所以國內(nèi)看到的大部分極光都是紅色或粉紅色,是因?yàn)榧t色極光產(chǎn)生的高度在240公里甚至300公里以上,是地球高層大氣稀薄的氧原子遇到高能帶電粒子激發(fā)產(chǎn)生,只有在地磁暴非常強(qiáng)烈的時(shí)候才能變得更為明顯,也正是因?yàn)樗撸拍鼙桓途暥鹊牡貐^(qū)看到。
事實(shí)上,在許多緯度較低的地區(qū)(比方說南北緯30°左右甚至更低)用相機(jī)拍攝到的紅光并不是真正意義上的“極光”,是一種罕見的被稱之“穩(wěn)定極光紅弧”(stable auroral red arc,SAR)的現(xiàn)象。這是地球高層大氣中氧分子被地球環(huán)電流系統(tǒng)(環(huán)繞地球的巨大電流環(huán))加熱后發(fā)出的光,是能量從內(nèi)磁層流向極光電離層的光學(xué)表現(xiàn),并不涉及高能粒子沉淀,但和地磁暴有關(guān)。在強(qiáng)地磁暴發(fā)生時(shí),地球環(huán)電流系統(tǒng)內(nèi)邊緣與收縮的等離子體層相互作用,環(huán)電流中的一部分能量便以熱量的方式沿著地磁場的磁力線傳導(dǎo)至約400公里高的電離層頂部——F層。F層中的電子被加熱到3000開以上,與氧原子碰撞,激發(fā)出波長為630nm的輻射。而SAR弧的位置對應(yīng)磁緯是49°~57°,弧的寬度約為3°。SAR只出現(xiàn)在中緯度地區(qū),在地球南北兩極反而看不見,從這點(diǎn)來說它也不是“極”光。從發(fā)生機(jī)制上說,SAR并不罕見,但是非常黯淡,典型的SAR的亮度比肉眼可見的極光暗10倍以上,也只有在強(qiáng)地磁暴加持下才能得到數(shù)倍的增強(qiáng)。并且,因?yàn)楝F(xiàn)在有了CCD等數(shù)碼相機(jī),它才變得更容易被我們捕捉到。出現(xiàn)在納米比亞、美國基特峰的應(yīng)該就是這種現(xiàn)象。
內(nèi)蒙古的穩(wěn)定極光紅弧和極光(攝影:張釗海)
新疆阿勒泰地區(qū)的穩(wěn)定極光紅弧(攝影:戴建峰)
新疆阿勒泰地區(qū)的穩(wěn)定極光紅弧特寫(攝影:水兄)
這一輪驚艷的極光終于落下帷幕,但第25太陽活動(dòng)周期還在繼續(xù),說不定今年下半年和明年還會(huì)出現(xiàn)劇烈的太陽活動(dòng),引發(fā)強(qiáng)地磁暴和極光。你是期待呢還是期待呢?
極光、SAR、銀河、夏季大三角(攝影:水兄)
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